索何夫 南枝
绘图/ 冰轮丸子汤
科学知识点
天花病毒
天花病毒属于痘病毒科,为双链DNA病毒,它的基因组是所有感染人的病毒体中最大的,病毒呈卵形或砖形结构,直径约为200nm。与其他大多数DNA病毒不同,天花病毒不在易感细胞的细胞核中复制,而在细胞质中复制。
天花病毒结构图
这里是前线。
对任何一个被分配到这一带的免疫细胞而言,呼吸道黏膜组织都绝不是一个让他们无所事事的地方。在这里,每一秒钟都会有数量众多的敌人试图破坏,虽然免疫细胞,尤其是淋巴细胞们的数量众多,但也只能不断疲于奔命,将那些越过了防线的不逞之徒逐个锁定、拦截、杀死。而新的敌人随即又会出现,无休无尽,永不停息。
①有氧呼吸
是高等动、植物进行呼吸作用的主要形式,指细胞或微生物在氧的参与下,通过多种酶的催化作用,把有机物彻底氧化分解(通常以分解葡萄糖为主),产生二氧化碳和水,释放能量,合成大量ATP的过程(例外:硝化细菌有氧呼吸产生硝酸和水)。
天花病毒的传播方式
天花病毒主要是通过气溶胶的形式进行空气传播,病毒通常存在于天花感染者的鼻咽分泌物中。感染者谈话、咳嗽、打喷嚏时,病毒便以细小气雾状颗粒形式被排出,易感者吸入后便会感染。有研究显示,可能幾个天花病毒粒子就可以通过气溶胶传播,让人发生感染。
在气溶胶传播之外,恢复期患者皮损脱落的结痂中也存在病毒,但这不是主要传播形式,皮下接种人痘时,也会造成感染发病,但这些方式造成的感染没有飞沫传播的症状严重。
②吞噬细胞
机体内具有吞噬功能的细胞统称为吞噬细胞,吞噬细胞对体内衰老死亡细胞和外来异物有吞噬和消化的功能,是机体天然防御的重要机制之一。巨噬细胞是吞噬细胞的一种。
自从有氧呼吸①出现之后,绝大多数地球生物都必须不断地进行气体交换,从外部吸入氧气,以维持一系列生存必需的生物化学反应。但每一次呼吸也意味着危险,在自然状态下,空气中充满了大量危险分子:细小的、可能导致过敏的花粉和生物残骸,随风飘飞的真菌孢子,四处滋生的细菌和其他单细胞生物,有害的可吸入颗粒物,以及最为难缠的一类病原体一一病毒。这些家伙会伴随着每次呼吸蜂拥而来,试图在呼吸道面积可观的表面上找到突破口,攻入人体之内,并在这片洞天福地中站稳脚跟。
但他们绝大多数都无法成功。
“15号点!外围防御被突破!”
“21号点!有未知细胞触及淋巴网!”
“40号点!识别到特异性抗原!确认为已知危险存在!攻击!攻击!攻击!”
“注意对55号点周围加强巡视,那里刚刚遭受了异常高温!大量上皮细胞和杯状细胞坏死,防御遭到了严重削弱,注意可能出现的癌变叛乱分子!”
“70号点,鼻病毒群攻陷了一批细胞!吞噬者支援大队在哪里?不能让他们站稳脚跟!”
对这批免疫细胞而言,今天自然又是稀松平常,却也极其忙碌的一天。海量的病原体和各种潜在可疑分子混杂在污染物的狂潮之中,以比过去更凶猛的方式对这里展开了攻势。在过去的几天中,由于空气中混杂的禾本科作物花粉、灌木花粉和尘土的数量激增,呼吸道黏膜的各处都出现了为数众多的虚警。免疫应答机制混乱导致的小规模过敏反应就像荒原中的野火,不断因为大量积累于呼吸道黏膜长城表面的粉尘而被点燃。讽刺的是,虽说免疫系统竭力“救火”,但许多病原体还是成功跨过了最初的防御,然后在黏膜长城下方的第二道防线一一淋巴系统,遭到拦截,陷入困境,并被逐一消灭。众多的吞噬细胞②突击队持续不断地展开攻击,将那些搭乘粉尘“便车”成功入侵的细菌和其他单细胞生物逐一歼灭。干扰素和备解素被防御者们不断投放,扫荡着块头更小、却更危险的攻击者一一病毒们。
在忙于标识和阻截一小撮鼻病毒和人冠状病毒——这些家伙只能制造出感冒症状,不算危险,但也很麻烦——时,免疫分子卫队们漏过了一个突袭者。这个家伙虽然以病毒的标准而言算是个大块头,但当更多体型大小以微米计的家伙涌入此处时,他那约300nm的块头仍然很不起眼,他也极为低调地混在了一大批入侵微生物之间,利用一处由轻微烫伤造成的小规模破损区域避免了被上皮细胞分泌的黏液拖延脚步。同时也没有引起其他防御者的警觉一一他们现在正在急着对付那些直接对呼吸道细胞发动攻击的敌人,对敌人进行包围歼灭,或者索性连同那些已经被劫持占据的细胞一起摧毁,压根没空注意这个渗透者。
这是巨大而危险的失策。
趁乱渗入的家伙是一名危险的敌人,他是一场参与了漫长战争的老兵。在这场长战之中,他已经躲避过无数次围追阻截,一次又一次地闯过那些被其他病原体视为畏途的人体免疫系统的防御。通过千百万次复制自身,古老的战争经验被刻写在他的遗传信息之中,与之一同保留下来的,还有这名老兵的记忆。
老兵的遗传信息里记载着天花一族曾经的荣耀时代一一在上万个寒暑之前,他们第一次发现了这种被称为“人类”、能被他们感染的宿主生物,并尝试着在这种宿主生物体间传播。新的变异不断进行,其中绝大多数归于失败,少数成功的经验则被写入遗传信息不断累积。慢慢地,随着他们逐渐特化、变得高度适应人类,后者也变成了天花的唯一宿主。在一场又一场的攻坚战中,老兵早已将人类这种生物的免疫系统的那些套路摸了个清清楚楚。免疫系统的防御虽说看似密如蛛网、无隙可乘,但对老兵而言却形同虚设。到后来,老兵和他的战友们甚至逐步学会了“因粮于敌”
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天花的症状
天花病毒被易感者吸入后,会植入呼吸黏膜,造成感染。病毒随后会转移到局部淋巴结,并在这里复制增殖,在随后的三、四天,病毒会进入血液,出现病毒血症,但这时候感染者没有症状。之后,病毒可以通过血液循环侵入全身器官,在脾脏、骨髓和淋巴结中继续复制增殖。随着病毒的继续复制增殖,8~10天后,感染者就会出现高热和毒血症,人体白细胞内的病毒也会随着血液循环到真皮和口咽黏膜下的小血管,并感染临近细胞。在这时,皮肤上会出现皮疹损伤,随后发展成水疱、脓疱。因病毒在略低于37℃的温度下复制增殖更快,所以皮疹损伤在脸部、手部和腿部分布更加明显。因口咽部没有角质层,损伤很快会形成溃疡,并释放大量天花病毒到唾液中,这个时期唾液中病毒滴度最高.因此患者的传染性也最强。
天花病毒引起的脸部皮疹
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天花病毒的出现
据历史学家和病毒学家推测,天花在公元前一万年人类刚开始农业定居时就出现了。在埃及第十八王朝(公元前1580年-1350年)的木乃伊残骸上就有明显的皮肤脓疱。
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天花疫苗的历史
人类和天花对抗的历史非常长久,在一千多年前,中国和印度就通过将天花患者皮损组织中的结痂或脓疱液人为接种到皮内或是通过鼻腔吸入来进行人痘接种。这种接种会引起被接种人发病,但其发病状况没有飞沫传播那种自然感染的严重,病死率也远远低于自然感染。这种接种方法的风险不低,且感染者可能将天花传播给其他人。
到十八世纪后期,欧洲德国和英国的牛奶业地区已经知道患过牛痘的人不会再感染天花。1796年,爱德华·詹纳用实验科学地证明了感染牛痘的人的脓疱提取物可以接种到其他人皮肤上,让接种者产生局部和有限的感染,并可以在之后保护接种者不受天花感染。他将这些可以保护接种者不受天花感染的提取物称为“Vaccine”,这个单词来自拉丁文“Vacca”,指牛。后来,巴斯德为纪念爱德华-詹纳,就用“Vaccine”表示所有预防性接种的物质,也就是我们现在知道的名词“疫苗”。在爱德华-詹纳证明了牛痘疫苗的有效性后,人类不断推进使用牛痘疫苗接种,来预防天花病毒感染。
爱德华·詹纳为婴儿接种疫苗
⑧效应T细胞
效应T细胞是T细胞接受抗原刺激后,经过增殖,分化、
形成的细胞。其具有特异性,识别被抗原入侵的宿主细胞。的战术,开始利用防御者的资源瓦解其自己的防线。在过去的战役中,天花病毒们一度取得了无数次辉煌灿烂的巨大胜利,攻下了一个又一个有着丰富的生物质的目标,并繁衍出了数以万亿计的同胞。在那段美妙的时光里,老兵一度以为,天花一族将会千秋万代,永远地繁荣下去……
但事实并非如此。
在不久之前,老兵才刚在一处被攻克的细胞质内完成了最后一次复制,并随着一批幸存的同伴逃离了上一个战场,乘着飞沫各奔东西一一他并不知道,大多数同伴要么未能找到新的宿主,要么便是在入侵的起始阶段就折戟沉沙。在这场长战的末期,他们的敌人已经通过名为“疫苗”的技术,牢牢占据了上风。
但老兵仍然展开了攻击。
混入呼吸道黏膜组织后,老兵注意到,那些四处乱窜的免疫细胞并没有注意到他。虽然周遭的体液中充满了各色各样的抗体,但也没有任何一种是针对他的一一这实在是件意外之喜。与那些一度在欧亚大陆肆虐、并最先惨遭剿灭的同胞不同,老兵目前身处遥远的非洲之角,这也是地球上医疗技术最为落后而偏僻的区域之一。在这里,名为“疫苗”的可怕武器尚未扩散到每一个角落。
躲开忙于围攻其他入侵者的免疫细胞队伍后,老兵锁定了他的第一个目标:一个落单的效应T细胞③守卫,这家伙一直沿着淋巴管四处奔波、执行着防御作战任务。老兵很清楚,像他一样的家伙全都是高度专业化的战斗员,在其专业领域内的表现水平可谓无懈可击。不过,极度的专业化也是一把双刀剑:这家伙并不能辨识出老兵,更不知道应当如何与老兵交战。在发现老兵出现之后,他陷入了不知所措之中,而这正是机会。
“就是你了!”
正如在漫长战争中做过无数次的那样,老兵冲向了这个守卫,压制住了对方。通过让蛋白质薄膜与目标的细胞膜结合,他的遗传物质迅速进入了细胞之内,开始从内部拆解细胞的组成物质,并在细胞质中展开大规模复制,将目标重构为自己的组成部分。很快,守卫便被瓦解成了一具千疮百孔的空壳,大量老兵的复制品在这具空壳内迅速成型。
一切都做得干净利落,正如过去已经发生过的千百亿次战斗一样。
虽然同伴被突袭的事实被发现,但淋巴管中的那些抗原特异性免疫细胞对此束手无策一一他们实在是太过专精于对抗特定的敌人,对于老兵这样素未谋面的对手毫无办法。对于这些家伙的反应,老兵感到了一阵欣慰:在遥远的过去,在被称为“疫苗”的可憎对手出现之前,他有很大的概率会遇上这种惊惶无措、毫无经验的可怜目标。但现在,能轻易得手的猎物早已寥寥无几,这,或许是他最后的一次幸运了。
老兵绝不会放过这样的幸运。
当然,即便对老兵的真实身份一无所知,但敌人也不是无所作为一一他們自有一套与身份不明的入侵者交战的规范。很快,一批庞大、凶猛的吞噬者便赶了过来,锁定了已然沦为老兵繁育同类原料的免疫细胞。接着,他们张开血盆大口,直接将这显然已经不正常的原同伴一口吞下。
但老兵并不惧怕。
这些非特异性免疫细胞对于各种各样的大块头杂鱼,尤其是乱七八糟的球菌、链球菌和杆菌们而言,确实是无比可怕的终极掠食者。一旦被捕获、吞噬,就绝无幸免之理。但对老兵而言,笨拙的吞噬者们反倒成为极为合适的攻击目标,尤其是在他已经成功拿下首个目标、制造出了众多同类的现在。随着老兵一声令下,他那些新诞生的同类很快便一拥而上,开始攻击这些吞噬者。
④病毒血症
医学术语,指的是病毒进入血液的情况。病毒在侵入机体的局部黏膜或皮下组织内先复制增殖,再播散至局部淋巴结,然后经远心淋巴管和胸导管,进入血液循环系统形成病毒血症。
巨大的吞噬者们陷入了困惑——他们的战斗方式从来都是攻击那些体量相近的敌人,而不是直面这些微小却斗志昂扬的“狼群”。眨眼之间,蜂拥而来的细小敌人便接连侵入了吞噬者们的体内,如同击倒歌利亚的大卫般从内部瓦解这些庞大的对手,一个又一个,吞噬者们最终沦为满载敌人的空壳,并接二连三地分崩离析。
一场扫荡战旋即开始。
随着整队不知所措的防御者被捕获、摧毁,呼吸道黏膜的防线开始崩溃。发现守卫数量严重不足的入侵者们意识到,一个天赐良机已经出现在了他们的眼前。在欢呼中,这些入侵者迅速压倒了数量严重不足的防卫者,朝着眼前的饕餮盛宴冲去,感染和炎症接连暴发,将混乱的风暴带往每个角落,而大量免疫细胞也闻风而动,前来阻截这些入侵者。
但老兵已经不在这里了。
与那些对免疫系统畏之如虎的杂鱼级入侵者不同,在这场漫长战争的黎明时分,老兵就已经明白,最危险的地方往往也可以成为最安全的地方。他指挥着同伴们,迅速沿着敌人用于调遣兵力的淋巴系统展开行动,一路上不断袭击那些奉命冲向前线、却没料到真正敌人究竟是谁的免疫细胞增援部队,并不断壮大自己。最初的入侵点附近的淋巴组织首先遭受了重创,而后,沿途的各种细胞也都被分头袭击,数量众多的白细胞吞噬者被大量摧毁,一场病毒血症④随即暴发。与此同时,老兵则带着一批同伴扑向了扁桃体——免疫系统军团的重要据点,也是他接下来的主要作战基地。
在绝大多数情况下,侥幸突破了表皮、黏膜防线的入侵者都会对扁桃体敬而远之,或者只在它偶尔发生机能不良的状况时,才趁着防备空虚对此处发起一次袭击。但老兵根本不在乎那里的防备到底空虚与否。对他而言,大量拥挤却全无经验的防卫者,本身就是最好的猎物。
突袭迅速展开,并且迅速获得了成功一一由于动作够快,为了对抗正在不断暴发的感染而被仓促召集起来的防卫者们打了个措手不及。很快,这座免疫细胞军团的据点就变成了一座猎场,大量准备前去狩猎敌人的免疫细胞骤然发现,自己反而沦为了猎物。在极短的时间内,老兵和同类开始大量在扁桃体内扩散、复制,并通过四通八达的淋巴系统向各个新战场转移。
现在,时间就是一切。
虽然迄今为止,这群入侵者仍然未曾遭遇有效抵抗,但老兵的经验告诉他,对方并非毫无还手之力。随着淋巴和血液系统中大量免疫细胞遭到猛烈攻击,大量细胞内的物质被释放到血液中,继而引发了一系列复杂的免疫反应。巨噬细胞等前哨细胞识别到了细胞损伤,立刻产生炎症介质。炎症介质又激活了血管反应和白细胞反应,使得大量白细胞和血浆蛋白聚集过来,杀伤来犯的外敌。老兵知道,这是炎症反应,是人体的一种重要的防御反应,能阻止病原体蔓延全身,还能清除被攻占的细胞。随着被攻陷的细胞一个个被炎症武器清理掉,连带里面还没来得及成熟的病毒颗粒也一起被歼灭,在这里大量复制的美梦也逐渐破碎。
但老兵并不这么看。
随着主要的血液循环和淋巴系统逐渐沦为狼藉战场,老兵下达了转移阵地的命令。尚且残存的同胞们放弃了,停止了对已经被打得溃不成军的守卫者的继续追击。他们撤出了主要的动脉和静脉,退入了血液循环系统的末端——毛细血管之中。通过这些不起眼的小径,他们得以更加接近人体表面。
让老兵欣喜的是,在炎症之下,已然残破不堪、陷入混乱的免疫系统军团并没有追击一一光是忙着和乘虚而入的各路病菌与寄生虫厮杀,就已经让实力大损的他们力不从心了。正因如此,尽管新诞生的淋巴细胞已经开始具备识别和打击这些新敌人的能力,但老兵的战略转移并未遭到太过激烈的阻挠。
在临近表皮层的毛细血管中,老兵集结了躲过炎症武器打击的同伴,开始了最后的行动:他们开始组队进攻缺乏抵御能力的皮肤细胞,瓦解其内部结构,将细胞质内的水分和营养物质分解、混合,变成滋养下一代的琼浆。在一处又一处被攻克的区域内,这些寿命短暂的伊甸园正在接连崛起,最后的一系列复制和繁殖迅速展开。当然,其间也包含着越来越多的免疫细胞的战斗,就像过去一样,老兵的对手绝非无能之辈。在遭受了最初那招致惨烈损失的突袭之后,免疫细胞已然对新敌人的招式了如指掌,并制造出了针对性的抗体。重组的免疫细胞军团又变成了猎人,并誓言要将这些胆大妄为之徒一举全歼。
科学知识点
消灭天花病毒
天花病毒没有动物宿主,人也不会长期携带,它又必须在人与人之间连续传播才能生存,所以在疫苗出现后,消灭天花便有了可能性。消灭天花是很多人共同努力的结果,其中包括天花疫苗的大规模商业化生产、保存、运输并组织开展大规模正确有效的疫苗接种等。到1979年10月26日,联合国世界卫生组织在肯尼亚首都内罗毕宣布,全世界消灭了天花。
至今,仅有美国亚特兰大疾病预防控制中心、俄罗斯国家病毒和生物技术研究中心还保存有天花病毒。但现在,全世界人口对天花的免疫力已经减弱或者已无免疫力,所以,天花病毒作为生物武器的可能性仍受到各国的关注。因此,采取措施防控天花,依然要纳入考虑。
联合国世界卫生组织宣布消灭天花
当发现大量涌来的对手时,老兵知道,他那些未能及时转移的同伴们多半已凶多吉少,这一战终归还是以他们的失败而告终一一但这并不重要。天花一族从来就不在乎宿主到底能否生存下去,只要能像现在这样繁衍出足够多的后代,作战任务本身就已经达成了。很快,随着在皮肤表面鼓起的脓包接连破溃,老兵和他的成千上万个复制体从这个已然极端凶险的战场上逃脱一一他深信,这些同伴将会把生存的希望保存下去,直到永远……
但这一次,他错了。
这,就是老兵,以及老兵一族的最后一场胜利。在1977年的东非,完成了最后一次突袭的老兵最终无处可去,他和同伴们所能够接触到的感染对象,无不早已接受了名为“疫苗”武器的洗礼。下一次,试图开辟新的战场的老兵将在入侵之初就被识别出来并被就地歼灭。而这也是他漫长旅途的终结一一不同于那些早已降低危害性,甚至直接将自己的基因组插入人类基因“搭便车”的聪明亲戚,善战的老兵,结局早在一开始时就已注定……
繪图/飞船叔叔