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病毒有天敌吗?超级硬核科普文章,建议收藏

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随着流感病毒受到大家的重视,大家往往会从身边的自然事件产生些联想,形而上地认为自然界中的一切都相生相克,所以会提出这样的问题如老鼠对应猫,病毒有没有天敌?

病毒

首先我们来认真分析一下这个问题到底想问什么。猫对应老鼠,是自然界中客观存在的动物之间的关系,用天敌这个词来形容似乎是老鼠见到猫只有被宰的份,毫无还手之力的被杀死。那么病毒的天敌这个词指的就应该是能够直接对病毒产生杀伤并且自身毫发无损的某种生物或者事物。正如抗生素对于细菌。

青霉素的发现,可以说是人类抗菌史上重要的里程碑。1945年,弗莱明、弗洛里与钱恩因此获得了诺贝尔生理和医学奖。顾名思义,青霉素是霉菌这种真核生物产生的,能有效杀伤细菌。然而生物是伟大的,它总能通过突变加上自然筛选找到自己的出路,在滥用耐药菌的环境下所谓的超级细菌——对现有任何抗生素都不敏感的细菌出现了。这样看来其实细菌对抗生素也说不上是毫无还手之力。抗生素对于细菌来说似乎并没有资格使用天敌一词。

病毒结构

噬菌体作为针对细菌的病毒,能专门寄生细菌。那噬菌体是否有资格针对细菌使用天敌这个词呢?很遗憾,正如前面所说,生命总能为自己找到出路。大家可能听说过贺建奎这个人,他使用了crisper cas9技术应用在人身上妄图获得对HIV有天然免疫能力的人。他所使用的crisper cas9的原理本身就是细菌为了应对噬菌体在漫长进化过程中形成的保护机制。

在细菌体内有一段所谓的短重复序列存在于细菌DNA中,这部分短重复序列是细菌在漫长的进化过程中获得的病毒DNA片段,这段序列能通过转录形成引导RNA(gRNA),gRNA能结合在细菌本身编码的cas酶上,gRNA能引导cas酶与进入细菌的DNA通过碱基互补配对识别并定位在外来DNA上,并对DNA进行剪切,这样就实现了清除外来DNA也就是噬菌体DNA的功能从而保护自身。

Cas9工作原理示意图

所以,其实天敌这个词并不能用来完整描述自然界中的生物关系,毕竟一只没见过老鼠的宠物猫见到了老鼠也可能发怂,狗拿耗子这种事也时有发生。

所以这个问题最核心的内容是,我们有没有办法应对病毒。这里需要为我们的基因点赞,在漫长的进化过程中,我们身体有一套完善的免疫系统来应对病毒对我们的伤害。人体免疫系统及其复杂,要理解免疫系统是如何应对病毒的首先应该了解病毒这玩意儿。

病毒侵入细胞并复制

病毒增殖周期分为:吸附、穿入、脱壳、生物合成、组装、成熟与释放。病毒侵入寄主后,第一步是表达与复制相关的蛋白,称为潜伏期。第二步是表达结构蛋白,如外壳蛋白,并利用复制酶对核酸进行大量的复制,为增长期。第三步是进行装配,将核酸和结构蛋白组装形成病毒粒体,转运到其它未侵染的细胞中。

应对病毒的增殖特征,我们进化出了非特异性免疫和特异性免疫构成的复杂的免疫系统。

所谓的非特异性免疫又称为先天免疫或固有免疫,这是人一出生就有的。对各种入侵的病原微生物都能快速反应,同时为特异性免疫的启动和效应过程也有重要作用。这种免疫系统包括:组织屏障(皮肤和粘膜系统、血脑屏障、胎盘屏障等);固有免疫细胞(吞噬细胞、杀伤细胞、树突状细胞等);固有免疫分子(补体、细胞因子、酶等)。

免疫过程示意图

特异性免疫又称获得性免疫或适应性免疫,这种免疫只针对一种病原体。它是人体经后天感染(病愈或无症状的感染)或人工预防接种(菌苗、疫苗、类毒素、免疫球蛋白等)而使机体获得的抵抗感染能力。一般是在微生物等抗原物质刺激后才形成的(免疫球蛋白、免疫淋巴细胞),并能与该抗原起特异性反应。一般当人体受到病毒攻击时候,首先巨噬细胞吞噬病毒后暴露出病毒表面的所谓的抗原决定簇的蛋白呈递到细胞表面,将此抗原与T细胞和B细胞发生免疫反应,B细胞受到刺激后发生一系列变化最终转化为可产生抗体的浆细胞,所产生的抗体通过各种方式来消灭病原体,如溶解病原体,中和病原体产生的毒素,凝集病原体使之成为较大颗粒让吞噬细胞吞食消灭。浆细胞产生的抗体存在于机体的血液和体液中,这种免疫反应就称为体液免疫。经处理后的病原体刺激T淋巴细胞后,也同样引起一系列变化,最终转化成能释放出淋巴因子的致敏淋巴细胞。淋巴因子种类很多,作用也并不相同,它们积极地参与到免疫反应中,这种免疫反应通常称为细胞免疫。体液免疫和细胞免疫二者之间不是孤立的,它们相辅相成,互相协作,共同发挥免疫作用。

免疫细胞分化

那么问题来了,病毒作为简单的亚生命体,其突变速度很快,也就是说新病毒产生的速度很快,那为什么大多数时候只要给免疫系统足够的时间我们总能获得相对的免疫力呢?如新流感病毒爆发后,患病人往往痊愈后会产生低该病毒的抗体。

这要从病毒入侵细胞的方式说起。要知道病毒本身并没有运动能力,也没有入侵细胞的意识存在,更准确的说是细胞将病毒吞入体内。而细胞吞食病毒是需要病毒的表面某些结构与细胞表面的蛋白相互结的。而病毒表面与细胞表面结合的结构往往就是抗原决定簇的位置,病毒能结合在细胞上,也就是说细胞本身就能编码与病毒相互结合的蛋白,而抗体往往就是这部分蛋白的相似物。也就是说病毒要侵入细胞的前提是细胞本身有编码让病毒结合的蛋白的基因,也就具有了产生对应抗体的能力。所以,科幻小说中外星病毒入侵人类造成无法挽回的灾难,其实要么这种病毒根本无法进入人细胞,要么只要该病毒能结合到人细胞,只要有足够时间,免疫系统总有办法针对它产生对应抗体。就算是针对免疫细胞的HIV病毒,只要细胞本身丢失CCR5部分序列就能获得对HIV的抵抗能力。

剧烈的免疫反应常常使人体温上升,由于病毒用来复制自身的材料都来自细胞本身,体温上升后细胞本身就处于一个不健康的状态,病毒也就无法顺利复制自己。然而免疫系统在工作时候其实是场赌博,病毒和人体只能活一个。所以其实人类对于新病毒产生的疾病,治疗方案往往不是针对病毒本身而是针对身体所产生的症状。

所以答案来了,病毒本身没有天敌,但是我有应对它的武器,随着医学的进步与发展,我们应对疾病的措施越来越多,说不上征服,但是人类能够平安的生存下去。

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