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大流感——历史上最致命的瘟疫的史诗故事(第七章)

 昵称535749 2020-07-29

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找到不少外文资料,翻译出来自己看着玩4小时前

第七章

没有人能够绝对肯定地知道1918-19年的流感大流行是否真的起源于堪萨斯州的哈斯克尔县。还有其他的起源理论。但弗兰克-麦克法兰-伯内特是诺贝尔奖获得者,他经历了这场大流行,并把他大部分的科学生涯都花在了研究流感上,他后来得出结论说,证据 "强烈地暗示 "1918年的流感大流行始于美国,它的传播 "与战争局势,特别是美国军队到达法国密切相关"。其他许多科学家也同意他的观点。而证据也确实有力地表明,芬斯顿营经历了美国流感的第一次大爆发;如果是这样,从流感泛滥的哈斯克尔到芬斯顿的人员流动也有力地表明哈斯克尔是起源地。

不管起源地是哪里,要了解接下来发生的事情,必须先了解病毒和变异群的概念。

病毒本身就是一个存在于生命边缘的谜。它们不是简单的小细菌。细菌只有一个细胞组成,但它们是完全有生命的。每个细菌都有新陈代谢,需要食物,产生废物,并通过分裂进行繁殖。

病毒不进食,也不燃烧氧气作为能量。它们不参与任何可以被认为是新陈代谢的过程。它们不产生废物。它们不发生性行为。它们不制造副产品,无论是意外还是设计。它们甚至不能独立繁殖。它们还不如一个完全的生命体,但更多的是惰性化学物质的集合。

关于它们的起源,存在着几种理论,而这些理论并不完全排斥。有证据支持所有这些理论,而且不同的病毒可能以不同的方式发展。

少数人认为,病毒是作为最原始的能够自我复制的分子独立起源的。如果是这样,更高级的生命形式可能是由它们进化而来的。

更多的病毒学家则持相反的观点:病毒最初是作为更复杂的活细胞,然后演化--或者更准确地说,演化成更复杂的生物体。这种理论似乎确实适合某些生物,例如 "立克次体 "病原体家族。立克次体曾经被认为是病毒,但现在被认为是介于细菌和病毒之间;研究者认为它们曾经拥有但失去了独立生命所必需的活动。麻风杆菌似乎也从复杂--做很多事情--走向简单--做更少的事情。第三种理论认为,病毒曾经是一个细胞、一个细胞器的一部分,但后来脱离了细胞,开始独立进化。

无论起源如何,病毒只有一个功能:自我复制。但与其他生命形式不同的是(如果病毒被认为是一种生命形式的话),病毒甚至连自己都不做。它侵入有能量的细胞,然后像一些外星木偶主人一样,颠覆它们,接管它们,迫使它们制造成千上万,有的甚至是几十万的新病毒。这样做的力量在于它们的基因。

 

在大多数生命形式中,基因是沿着DNA(脱氧核糖核酸)这种丝状分子的长度延伸出来的。但许多病毒--包括流感、艾滋病毒和导致SARS(严重急性呼吸道综合征)的冠状病毒--将其基因编码在RNA(核糖核酸)中,这是一种更简单但不太稳定的分子。

基因类似于软件;就像计算机代码中的比特序列告诉计算机要做什么--无论是运行文字处理程序、计算机游戏还是互联网搜索,基因都告诉细胞要做什么。

计算机代码是一种二进制语言:它只有两个字母。遗传密码使用的是四种字母的语言,每一种字母都代表着化学物质ide-9、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶(在某些情况下,尿嘧啶可以替代胸腺嘧啶)。

DNA和RNA就是这些化学物质的字符串。实际上,它们是很长的字母序列。有时这些字母并不能形成任何已知意义的单词或句子:事实上,97%的人类DNA不包含基因,被称为 "无意义 "或 "垃圾 "DNA。

但当这些字母拼出的单词和句子确实有意义时,那么这个序列根据定义就是基因。

当细胞中的基因被激活时,它会命令细胞制造特定的蛋白质。蛋白质可以像砖头一样被用来作为组织的构件。(一个人所吃的蛋白质通常最终都会被用来构建组织。)但是,原蛋白在身体内的大多数化学反应中也扮演着重要的角色,同时也传递着启动和停止不同过程的信息。例如,肾上腺素是一种激素,但也是一种蛋白质;它加速心脏产生战斗或飞行反应。

当病毒成功入侵细胞时,它将自己的基因插入细胞的基因组中,病毒基因从细胞的自身基因中夺取控制权。细胞的内部机器就开始生产病毒基因所需的东西,而不是细胞自身所需的东西。

于是细胞产生了成千上万的病毒蛋白,它们与病毒基因组的拷贝结合在一起,形成新的病毒。然后新的病毒就逃逸了。在这个过程中,宿主细胞几乎都会死亡,通常是新的病毒颗粒冲破细胞表面侵入其他细胞。但如果病毒只执行一种任务,它们就不简单了。它们也不是原始的。它们高度进化,专注优雅,比任何完全的生物都更有效率,它们已经成为近乎完美的感染性生物。而流感病毒就是这些完美生物中最完美的一种。

 

路易斯-沙利文,第一个伟大的现代建筑师,宣称形式决定功能。

要理解病毒,或者说要理解生物学,就必须像沙利文那样,用一种语言来思考,而不是简单地用文字来命名事物,而是用一种三维的语言,一种形状和形式的语言。

因为在生物学中,特别是在细胞和分子水平上,几乎所有的活动最终都取决于形式,取决于物理结构--取决于所谓的 "立体化学"。

这种语言是用金字塔、圆锥、尖峰、蘑菇、块状、水合物、伞状、球状、丝带等字母表写成的,扭曲成每一个可以想象的埃舍尔式的褶皱,事实上是每一个可以想象的形状。每一种形态都被定义为精致而绝对精确的细节,每一种形态都蕴含着一种信息。

基本上身体里的所有东西--不管它是否属于那里--要么在其表面上带着一个形式,一个标记,一个确定它是一个独特的实体的部分,要么它的整个形式和存在都包含着这个信息。在最后一种情况下,它是纯粹的信息,纯粹的信息,它完美地体现了马歇尔-麦克卢汉的观点:"媒介就是信息")。

阅读信息,就像阅读盲文一样,是一种亲密的行为,一种接触和敏感的行为。身体里的一切都以这种方式进行交流,通过接触来发送和接收信息。

这种交流的方式,就像圆钉装进圆孔一样。当它们贴合在一起,当它们在大小上相互匹配时,钉子就会与孔洞 "结合"。虽然身体里的各种形状通常比圆钉更复杂,但概念是一样的。

在人体内,细胞、蛋白质、病毒和其他一切东西都会相互碰撞,并进行物理接触。当一个突起与另一个突起完全不相适应时,每个突起都会继续前进。什么都不会发生。

但当一个与另一个相辅相成时,这种行为就会变得越来越亲密;如果它们配合得足够好,它们就会 "结合"。有时,他们的配合就像圆孔里的圆钉一样松散,在这种情况下,他们可能会分开;有时,他们配合得更紧密,就像衣柜门上简单的锁里的一把骷髅钥匙;有时,他们配合得很精确,就像一把更安全的锁里的变种钥匙。

然后,事件展开了。事情发生了变化。身体的反应。这种束缚的结果可以是戏剧性的,或破坏性的,就像任何性、爱、恨或暴力的行为一样。

 

有三种不同类型的流感病毒。A型,B型和C型 C型很少引起人类疾病。B型确实会引起疾病,但不会引起流行性感冒。只有甲型流感病毒才会引起流行病或大流行,流行病是局部或全国性的爆发,大流行则是全球性的。

流感病毒并非起源于人类。它们的天然家园是鸟类,鸟类中存在的流感病毒变种比人类多很多。但鸟类和人类的疾病有很大不同。在鸟类中,病毒会感染胃肠道。鸟类粪便中含有大量病毒,传染性病毒会污染冰冷的湖泊和其他水源。

大量接触禽类病毒可以直接感染人,但禽类病毒不能从人到人。它不能,也就是说,除非它先改变,除非它先适应人类。

这种情况很少发生,但确实发生了。病毒也可能通过中间的哺乳动物,特别是猪,从猪跳到人。只要流感病毒的新变种真的适应了人类,它就会威胁到在全世界迅速传播。它将威胁到大流行。

大流行往往是一波一波地来,累积的 "发病率"--在所有波次中生病的人数加起来,往往超过50%。一位病毒学家认为流感的传染性很强,他称其为传染病中的 "特例","传播效果很好,以至于耗尽了易感宿主的供给"。

流感和其他病毒--而不是细菌--共同导致了大约90%的呼吸道感染,包括喉咙痛。

*然而,今天的人们经常向医生要求使用抗生素,而医生也经常满足他们的要求。但抗生素对病毒没有任何作用。但抗生素对病毒没有任何作用,使用抗生素只会增加细菌对抗生素的抗药性:接触抗生素后存活的细菌会对抗生素产生免疫力。

 

冠状病毒(普通感冒以及SARS的病因)、副流感病毒和许多其他病毒都会引起类似于流感的症状,而且都经常与流感相混淆。因此,有时人们会把轻度的呼吸道感染指定为 "流感 "而不予理会。

但流感并不是简单的重感冒。它是一种相当特殊的疾病,有一套独特的症状和流行病学行为。在人类中,病毒直接攻击的只是呼吸系统,而且随着病毒深入肺部,它的危险性越来越大。间接影响到身体的许多部位,即使是轻度感染,也会引起肌肉和关节的疼痛、剧烈的头痛和匍匐状态。它还可能导致更严重的并发症。

绝大多数流感患者通常会在十天内完全康复。部分原因是由于这种情况,部分原因是由于这种疾病与普通感冒相混淆,所以人们很少关注流感。

然而,即使爆发的流感整体上并不致命,但流感袭击了许多人,即使是最温和的病毒也几乎总是致命的。据美国疾病控制中心估计,在美国,即使没有流行病或大流行,每年平均有36000人因流感而死亡。

然而,它不仅是一种地方性疾病,是一种永远存在的疾病。它还会以流行和大流行的形式到来。而大流行病可能比地方病更致命--有时比地方病更致命。

在已知的历史上,流感的周期性大流行,通常是几个世纪。当一种新的流感病毒出现时,它们就会爆发。而流感病毒的性质使得新病毒的出现是不可避免的。

 

病毒本身不过是一层膜--一种包膜,里面有基因组,也就是定义病毒是什么的八个基因。它通常是球形的(也可以是其他形状),直径约为1/10,000毫米,它看起来像蒲公英,有两个不同形状的突起物组成的森林--一个大致上像一个穗子,另一个大致上像一棵树--从其表面突出。

这些突起为病毒提供了实际的攻击机制。这种攻击,以及身体发动的防御战,是典型的形状和形态决定结果的方式。

类似于尖峰的突起是血凝素。当病毒与细胞相撞时,血凝素会与呼吸道中细胞表面突出的唾液酸分子发生摩擦。

血凝素和唾液酸的形状紧紧地贴在一起,血凝素与唾液酸的 "受体 "结合在一起,就像手伸进手套一样。当病毒靠着细胞膜坐着时,更多的血凝素尖峰与更多的亚磷酸受体结合;它们的工作就像海盗扔到船上的抓钩,快速地绑住它。一旦这种结合将病毒和细胞牢牢绑住,病毒就完成了它的第一个任务:"吸附",即粘附在目标细胞的身体上。

这一步标志着细胞结束的开始,也标志着病毒成功入侵的开始。

很快,在病毒下方的细胞膜上形成了一个坑,病毒通过坑滑入细胞内,完全进入一种叫做 "囊泡 "的气泡中。(如果由于某种原因,流感病毒不能穿透细胞膜,它可以自行分离,然后与另一个可以穿透的细胞结合。很少有其他病毒能做到这一点)。)

流感病毒进入细胞后,与许多其他病毒在细胞膜上与细胞融合不同,它可以躲避免疫系统。身体的防御系统无法发现它并杀死它。

在这个囊泡里面,这个气泡、形状和形态发生了变化,创造了新的可能性,因为血凝素面对的是一个更加酸性的环境。这种酸性使它一分为二,重新折叠成一个完全不同的形状。重新折叠的过程有点像把一只袜子从脚上拿下来,把它反过来,然后把拳头伸进去。细胞现在注定要完蛋了。

新暴露的血凝素部分与囊泡相互作用,病毒的膜开始溶解。病毒学家称之为病毒的 "解膜 "和与细胞的 "融合"。很快,病毒的基因就会溢出细胞,然后渗透到细胞核,将自己插入到细胞的基因组中,取代细胞自身的一些基因,并开始发出指令。细胞开始产生病毒蛋白,而不是自己的蛋白。在几个小时内,这些蛋白质被包装成病毒基因的新拷贝。

与此同时,神经氨酸酶的尖峰,也就是病毒表面突出的另一个突起,正在执行另一个功能。电子显微照片显示,神经氨酸酶有一个盒状的头部,从一个细长的柄中伸出,附着在头部的是看起来像四个相同的六叶螺旋桨。神经氨酸酶分解了残留在细胞表面的唾液酸。这就破坏了该酸与流感病毒结合的能力。

这是至关重要的。否则,当新的病毒从细胞中迸发出来时,它们可能会像在苍蝇纸上一样被抓住;它们可能会与死细胞解体膜上的亚里亚酸受体结合并被其捕获。神经氨酸酶保证了新的病毒可以逃逸侵入其他细胞。同样,很少有其他病毒能做类似的事情。

从流感病毒第一次附着在细胞上到细胞爆裂的时间一般需要10个小时左右,尽管它可以花更少的时间,或者更长的时间。然后,由10万到100万个新流感病毒组成的病毒群就会从爆裂的细胞中逃出。

"蜂群 "这个词在多个方面都很合适。

 

每当一个生物体繁殖时,它的基因都会试图完全复制自己。但有时在这个过程中会发生错误--变异。无论基因是属于人、植物还是病毒,都是如此。然而,越是先进的生物体,越是存在防止突变的机制。人的突变速度比细菌慢得多,细菌的突变速度比病毒慢得多--DNA病毒的突变速度比RNA病毒慢得多。

DNA有一种内置的校对机制来减少复制错误。RNA没有任何校对机制,没有办法防止变异。因此,使用RNA来携带其遗传信息的病毒变异速度要比任何DNA病毒快得多--从1万到100万倍。

不同的RNA病毒突变的速度也不同。少数病毒突变的速度如此之快,以至于病毒学家认为它们与其说是同一种病毒的拷贝群,不如说是他们所谓的 "准物种 "或 "突变群"。

这些变异群包含数万亿和数万亿的密切相关但又不同的病毒。即使是单个细胞产生的病毒,也会包含许多不同版本的病毒,而整个病毒群将常规地包含其遗传密码的几乎所有可能的变异。

这些突变大多会干扰病毒的功能,会直接摧毁病毒或破坏其感染能力。但其他的突变,有时是其遗传密码中的一个碱基、一个字母的突变,会使病毒迅速适应新的情况。正是这种适应性解释了为什么这些准物种,这些突变的病毒群,可以在不同的环境之间迅速地来回移动,而且还能迅速地产生抗药性。正如一位研究者所观察到的那样,快速变异 "赋予了伴随RNA[病毒]感染的疾病过程一定的随机性"。

流感是一种RNA病毒。HIV和冠状病毒也是如此。而在所有的RNA病毒中,流感和HIV是其中变异最快的一种。流感病毒变异的速度非常快,以至于在繁殖过程中,从细胞中迸发出的10万到100万个新病毒中,99%的病毒都有缺陷,无法感染另一个细胞并再次繁殖。但这仍有1000到10000个病毒可以感染另一个细胞。

流感和艾滋病毒都符合准物种、突变群的概念。在这两种病毒中,抗药性突变可以在几天内出现。而流感病毒的繁殖速度很快--远比HIV快。因此,它的适应速度也很快,往往快得让免疫系统来不及反应。

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