◇◇新语丝(www.xys.org)(newxys2.com)(xys10.dxiong.com)◇◇   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) ◇◇新语丝(www.xys.org)(newxys2.com)(xys10.dxiong.com)◇◇