病毒有天敵嗎?超級硬核科普文章,建議收藏

隨著流感病毒受到大家的重視,大家往往會從身邊的自然事件產生些聯想,形而上地認為自然界中的一切都相生相剋,所以會提出這樣的問題如老鼠對應貓,病毒有沒有天敵?

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病毒

首先我們來認真分析一下這個問題到底想問什麼。貓對應老鼠,是自然界中客觀存在的動物之間的關係,用天敵這個詞來形容似乎是老鼠見到貓只有被宰的份,毫無還手之力的被殺死。那麼病毒的天敵這個詞指的就應該是能夠直接對病毒產生殺傷並且自身毫髮無損的某種生物或者事物。正如抗生素對於細菌。

青黴素的發現,可以說是人類抗菌史上重要的里程碑。1945年,弗萊明、弗洛裡與錢恩因此獲得了諾貝爾生理和醫學獎。顧名思義,青黴素是黴菌這種真核生物產生的,能有效殺傷細菌。然而生物是偉大的,它總能通過突變加上自然篩選找到自己的出路,在濫用耐藥菌的環境下所謂的超級細菌——對現有任何抗生素都不敏感的細菌出現了。這樣看來其實細菌對抗生素也說不上是毫無還手之力。抗生素對於細菌來說似乎並沒有資格使用天敵一詞。

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病毒結構

噬菌體作為針對細菌的病毒,能專門寄生細菌。那噬菌體是否有資格針對細菌使用天敵這個詞呢?很遺憾,正如前面所說,生命總能為自己找到出路。大家可能聽說過賀建奎這個人,他使用了crisper cas9技術應用在人身上妄圖獲得對HIV有天然免疫能力的人。他所使用的crisper cas9的原理本身就是細菌為了應對噬菌體在漫長進化過程中形成的保護機制。

在細菌體內有一段所謂的短重複序列存在於細菌DNA中,這部分短重複序列是細菌在漫長的進化過程中獲得的病毒DNA片段,這段序列能通過轉錄形成引導RNA(gRNA),gRNA能結合在細菌本身編碼的cas酶上,gRNA能引導cas酶與進入細菌的DNA通過鹼基互補配對識別並定位在外來DNA上,並對DNA進行剪切,這樣就實現了清除外來DNA也就是噬菌體DNA的功能從而保護自身。

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Cas9工作原理示意圖

所以,其實天敵這個詞並不能用來完整描述自然界中的生物關係,畢竟一隻沒見過老鼠的寵物貓見到了老鼠也可能發慫,狗拿耗子這種事也時有發生。

所以這個問題最核心的內容是,我們有沒有辦法應對病毒。這裡需要為我們的基因點贊,在漫長的進化過程中,我們身體有一套完善的免疫系統來應對病毒對我們的傷害。人體免疫系統及其複雜,要理解免疫系統是如何應對病毒的首先應該瞭解病毒這玩意兒。

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病毒侵入細胞並複製

病毒增殖週期分為:吸附、穿入、脫殼、生物合成、組裝、成熟與釋放。病毒侵入寄主後,第一步是表達與複製相關的蛋白,稱為潛伏期。第二步是表達結構蛋白,如外殼蛋白,並利用複製酶對核酸進行大量的複製,為增長期。第三步是進行裝配,將核酸和結構蛋白組裝形成病毒粒體,轉運到其它未侵染的細胞中。

應對病毒的增殖特徵,我們進化出了非特異性免疫和特異性免疫構成的複雜的免疫系統。

所謂的非特異性免疫又稱為先天免疫或固有免疫,這是人一出生就有的。對各種入侵的病原微生物都能快速反應,同時為特異性免疫的啟動和效應過程也有重要作用。這種免疫系統包括:組織屏障(皮膚和粘膜系統、血腦屏障、胎盤屏障等);固有免疫細胞(吞噬細胞、殺傷細胞、樹突狀細胞等);固有免疫分子(補體、細胞因子、酶等)。

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免疫過程示意圖

特異性免疫又稱獲得性免疫或適應性免疫,這種免疫只針對一種病原體。它是人體經後天感染(病癒或無症狀的感染)或人工預防接種(菌苗、疫苗、類毒素、免疫球蛋白等)而使機體獲得的抵抗感染能力。一般是在微生物等抗原物質刺激後才形成的(免疫球蛋白、免疫淋巴細胞),並能與該抗原起特異性反應。一般當人體受到病毒攻擊時候,首先巨噬細胞吞噬病毒後暴露出病毒表面的所謂的抗原決定簇的蛋白呈遞到細胞表面,將此抗原與T細胞和B細胞發生免疫反應,B細胞受到刺激後發生一系列變化最終轉化為可產生抗體的漿細胞,所產生的抗體通過各種方式來消滅病原體,如溶解病原體,中和病原體產生的毒素,凝集病原體使之成為較大顆粒讓吞噬細胞吞食消滅。漿細胞產生的抗體存在於機體的血液和體液中,這種免疫反應就稱為體液免疫。經處理後的病原體刺激T淋巴細胞後,也同樣引起一系列變化,最終轉化成能釋放出淋巴因子的致敏淋巴細胞。淋巴因子種類很多,作用也並不相同,它們積極地參與到免疫反應中,這種免疫反應通常稱為細胞免疫。體液免疫和細胞免疫二者之間不是孤立的,它們相輔相成,互相協作,共同發揮免疫作用。


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免疫細胞分化

那麼問題來了,病毒作為簡單的亞生命體,其突變速度很快,也就是說新病毒產生的速度很快,那為什麼大多數時候只要給免疫系統足夠的時間我們總能獲得相對的免疫力呢?如新流感病毒爆發後,患病人往往痊癒後會產生低該病毒的抗體。

這要從病毒入侵細胞的方式說起。要知道病毒本身並沒有運動能力,也沒有入侵細胞的意識存在,更準確的說是細胞將病毒吞入體內。而細胞吞食病毒是需要病毒的表面某些結構與細胞表面的蛋白相互結的。而病毒表面與細胞表面結合的結構往往就是抗原決定簇的位置,病毒能結合在細胞上,也就是說細胞本身就能編碼與病毒相互結合的蛋白,而抗體往往就是這部分蛋白的相似物。也就是說病毒要侵入細胞的前提是細胞本身有編碼讓病毒結合的蛋白的基因,也就具有了產生對應抗體的能力。所以,科幻小說中外星病毒入侵人類造成無法挽回的災難,其實要麼這種病毒根本無法進入人細胞,要麼只要該病毒能結合到人細胞,只要有足夠時間,免疫系統總有辦法針對它產生對應抗體。就算是針對免疫細胞的HIV病毒,只要細胞本身丟失CCR5部分序列就能獲得對HIV的抵抗能力。

劇烈的免疫反應常常使人體溫上升,由於病毒用來複制自身的材料都來自細胞本身,體溫上升後細胞本身就處於一個不健康的狀態,病毒也就無法順利複製自己。然而免疫系統在工作時候其實是場賭博,病毒和人體只能活一個。所以其實人類對於新病毒產生的疾病,治療方案往往不是針對病毒本身而是針對身體所產生的症狀。

所以答案來了,病毒本身沒有天敵,但是我有應對它的武器,隨著醫學的進步與發展,我們應對疾病的措施越來越多,說不上征服,但是人類能夠平安的生存下去。


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