当病毒入侵人体

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当病毒入侵人体

·方舟子·

如果我们把人体当成一个国家，它所处的并不是一个非常和平的国际环境。周围到处是病毒、细菌、真菌、原生动物……各种有可能让人生病的病原体随时准备入侵人体掠夺人体里的资源。为了保护人体的安全，人体建造了一道屏障——皮肤——将自己与周围环境隔离开，就像是在国境上建了一座长城。但是，正如长城偶尔会被攻破，皮肤也会因为创伤而让病原体乘虚而入。而且，正如长城没有把整个国家都围起来，人体外表也并不是完全都由皮肤保护，为了能与外界有物质交换——呼吸、摄食、排泄……有些部位有开口，或只有比皮肤更脆弱的黏膜，例如呼吸道，病原体很容易从这些部位进入人体。

因此，想一直御敌人于国门之外是不现实的，人体还需要有抵御敌人入侵的第二道防线。它们是人体的巡逻兵，主要是一些白细胞，特别是中性粒细胞，随着血液循环在人体各处巡逻，随时发现、消灭入侵之敌。这些入侵细胞或血液的敌人——微生物——都很小、很不起眼，这些巡逻兵怎么知道它们遇到的是敌人而不是自身的细胞呢？病毒、细菌、真菌、原生动物的表面都有特殊的生物化学成分（例如病毒表面的糖蛋白，病毒里面的双链RNA，细菌细胞壁上的肽聚糖、脂肽），这些成分是人体细胞没有的，白细胞表面上有特殊的蛋白质（受体）能识别这些成分，一旦它们发现遇到的小东西表面上有这些成分，就像见到了穿着不同军服的人，就知道遇上敌人了。

巡逻兵发现敌人后，立即行动起来。它们释放细胞因子，让敌人周围的组织发生炎症，相当于建了围墙围堵敌人不让其扩散。同时，它们释放出信号，把巡逻部队都召集过来一起杀敌。怎么杀呢？最主要的方法是把敌人“吃掉”——把病原体吞噬到细胞里，将它们“消化”掉。它们还有别的杀敌方法，例如“投毒”——释放干扰素阻止病毒的复制。

这个反应非常迅速，而且广谱，不管遇到什么样的敌人，都用同样的方式对付。这是人与生具来的免疫方法，所以叫天生免疫。但是老是这么干，就很容易被敌人发现弱点，进化出对付它的办法。在长期的你死我活的较量过程中，能够成功入侵人体的病原体都已掌握了一两种对付巡逻兵的小窍门，例如让自己隐身，不容易被巡逻兵发现。等到被发现的时候，病原体已经大量繁殖，一时半会儿杀不完了。

所以光靠中性粒细胞这些巡逻兵往往是没法歼灭敌人的，它们还必须去请救兵，主要是向淋巴细胞求援。淋巴细胞有几种，其中有一种是自然杀手细胞，这是非常凶狠的杀手，遇到细胞就杀，除非细胞穿着我军“制服”（细胞表面上特殊的抗原——“主要组织相容性复合物”），因为没有穿着我军制服意味着是入侵的敌人，或者是已经被敌人入侵、征服的我军，都该被杀。甚至，我军并没有被敌人入侵，但是叛变了——发生癌变，这时候也不穿制服，也会被自然杀手细胞杀死，所以它还有抗癌的作用。

但是自然杀手细胞虽然凶猛，和中性粒细胞一样效率不高。所以更重要的是，要请求淋巴细胞派出特种兵。特种兵需要针对特定的病原体做特殊训练，这种免疫不是先天具有的，所以叫适应性免疫。特种兵有两支部队，一支在胸腺做新兵训练，叫T细胞（T是胸腺（thymus）的缩写），一支平时驻扎在脾脏和淋巴结，叫B细胞。白细胞首先找的是T细胞。为了让T细胞知道敌人长什么，以便它们能精准地杀敌，白细胞要把敌人的特征交给T细胞：白细胞在吃了病原体之后，会留下一部分“尸体”——抗原片段，把它作为敌人的特征证据交给T细胞部队。T细胞部队根据这个特征，大量地克隆针对它的T细胞准备去杀死它。这些杀手T细胞的杀敌方式简单粗暴，是把已被病毒入侵的细胞“赐死”，细胞死了，病毒也就没法复制了。为了避免健康的细胞也被“赐死”，T细胞部队在派出杀手T细胞之前要对它们做严格的训练，最终只有1%的杀手T细胞通过了训练被派出去，剩下的没能通过训练的杀手T细胞全都自杀。

杀手T细胞只能杀死细胞内的病毒，在细胞外游荡的病毒、病菌怎么办呢？这就要靠B细胞了。T细胞部队在派出杀手T细胞去杀敌的同时，还会派出助手T细胞去通知B细胞部队敌人来了。B细胞比T细胞更厉害，它不是通过让细胞自杀的方式间接杀死病毒，而是可以制造抗体直接杀死病毒。

抗体是一种蛋白质，形状像一个Y字形的叉子。这个叉子的开口处的氨基酸有不同的组合，每一种组合就是一种抗体，不同组合的叉子开口形状略有差异，能与不同的抗原结合。人体里已经预存了一百亿种不同的抗体，把一生中可能遇到的所有抗原全都囊括了。B细胞接到抗原片段后，拿预存的抗体去匹配，哪一种抗体与抗原结合得最好，就大量地克隆这种抗体。抗体杀病原体的效率取决于它针对的抗原在病原体上的位置。例如，冠状病毒表面上有S蛋白，这是它们打开细胞上的“锁”入侵细胞的“钥匙”。如果抗原片段刚好在S蛋白上，抗体跟它结合，就像用橡皮泥粘住了钥匙，病毒开不了锁，入侵不了细胞，就失去了毒性，这种抗体就叫中和抗体，是消灭病毒的高效方式。但是如果抗原片段在病毒外壳蛋白上，抗体与之结合就不能让它失去毒性，还需要调动别的细胞来杀死它，效率就比较低。

抗体有好几种不同的类型，它们的功能有所不同。B细胞接到抗原报告后一开始生产IgM抗体，在被感染几天后就开始生产，但是IgM的半衰期也短，只有几天，所以在感染两周之后IgM基本就没有了。另一种抗体IgG比较晚生产，但是数量多，而且半衰期长达3周，很快取代IgM成为消灭病原体最主要的抗体。

在把病原体消灭干净以后，人体的特种兵并不掉以轻心，在一段时间内仍然会继续产生针对它的IgG抗体，在血液里循环、巡逻，保护身体不会立即再度被同一种病原体入侵。抗体会继续生产多长时间，因人、因病原体而异，有的几个月，有的几年。所以如果一个人被病原体感染后即使没有症状，也还有可能在一段时间血液里都有针对它的抗体，通过检测抗体可以知道他被感染过。

即使抗体不再生产了，人体并非就对这种病原体没有免疫力了，因为免疫系统还有一种奇特的方式来保留对它的“记忆”。针对这种病原体的杀手T细胞，效率最高的会转变成记忆T细胞；携带针对这种病原体的中和抗体的B细胞有的也会转变成记忆B细胞，这样，同一种病原体如果再次入侵人体，由于淋巴细胞有了关于它的“记忆”，不用再走复杂的审批程序，会迅速制造针对它的杀手T细胞和中和抗体，立即将它消灭，特别是中和抗体，能在病毒入侵细胞之前就将其消灭，是更高效的预防再度感染的手段。所以同一种病原体的第二次入侵，往往还来不及对身体造成伤害就以快速失败告终，人体甚至没有觉得被感染。这种“记忆”能够持续多久，要看是针对什么样的病原体，有的只能持续几个月，有的能持续终身。

但是，经由感染病原体来获得针对它的“记忆”毕竟是一件很痛苦的事，而且风险也很大，有可能先被病原体打败、死亡了，即使最终打败了病原体，由于在作战过程中杀敌一千自损五百，对身体的伤害也很大。于是人们想到了一种几乎是零风险又没有什么痛苦、伤害的方法，使用死掉的病原体或者病原体的抗原片段，来刺激人体免疫系统产生对这种病原体的记忆，疫苗因此诞生。

2020.8.11.

（《科学世界》2020.9）

(XYS20200911)

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