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07.狂欢节的不速之客

07.狂欢节的不速之客

想象一下,假如你是一个新生儿,那么在产房是免不了要接受注射的。针头会扎进你的皮肤,这是你的防御系统的第一道防线。这种威胁甚至都没有通过狂欢节的嘉宾入口进入——没有通过你的口鼻,而是直接破门而入。钢针从表皮扎入,直达你的组织。虽然注射针头基本上是无菌的,但它还是会引起局部反应,在你的细胞中造成虚拟的恐慌。

几个月后,你可能会被家里的猫抓伤,而猫爪可是携带着微生物的。同样,落在你婴儿床上刺穿你皮肤的蚊子也可能携带微生物。于是突然间,世界上最复杂的防御网络被动员起来,展开迅猛的行动。

如果你出生在某些发展中国家,你母亲给你喝的水中还可能会有寄生虫。寄生虫会进入你的肠道,在那里定居,或饱餐一顿。

这些都只是最简单的场景。我们完全能想象出更多种其他情况,尤其是当涉及一群坏蛋时。它们会把我们当成它们的食物,它们的营养源。

请允许我向你们介绍这些反派以及它们所带来的挑战。它们的种类繁多,至少有上千种;它们形态各异,拥有自己的战术和武器。当我试着想象它们的范围时,我脑海中浮现出了《星球大战》原著中的场景——汉·索洛最后在莫斯·埃斯利酒吧与赏金猎人发生的一场激烈的打斗。那里的派对充斥着邪恶和古怪的人物:球根状大脑外露的管乐队成员、长着圆锥犄角的猩猩般的外星人、多刺绿脑袋的赏金猎人等。它们是连环杀手和自杀式袭击者——埃博拉病毒、葡萄球菌、禽流感病毒、肺炎病毒或细菌、梅毒螺旋体、天花病毒、脊髓灰质炎病毒等。

作为一个群体,它们被称为病原体,即引起疾病的罪魁祸首。人们很容易把病毒、细菌与病原体混为一谈,尽管其中一些的确是病原体,但并不意味着它们都是。数十亿的细菌生活在我们的体内,与我们和平共处。事实上,根据我所翻阅到的资料,大概只有1%的细菌可能会让你生病。你的体内很可能就有癌细胞,但它基本上不会掀起什么风浪。就像任何一个精彩的故事一样,有些角色总是善恶难辨的。

但是,如果不进行安检,不收押任何犯罪分子,那么情况将十分危险。


首先,我们来谈谈细菌。

它们可能是最早的生命形式之一,可以追溯到35亿年前。它们能够在早期存活下来的原因是,只要有食物来源,它们就能独立生长。任何一个细菌都是自给自足的小单元。它们很小,你可以把几千个细菌放进一个人体细胞中。但可别小瞧这些小小的细菌,它们不仅可能致命,更有改变人类历史的轨迹、塑造文化、改写时代的可怕的能力。14世纪的黑死病,就夺去了30%甚至更多欧洲人的生命。黑死病,或者说鼠疫,是由人类已知的最致命的病原体之一——耶尔森氏鼠疫杆菌引起的。它是一种由跳蚤传播的细菌,以1894年发现它的人亚历山大·耶尔森命名——如你所见,你应该对你发现的东西保持警惕。除此之外,这里还有一些你不想感染的细菌,包括大肠杆菌、沙门氏菌、破伤风杆菌、葡萄球菌和梅毒螺旋体。


接下来,就轮到病毒了。

细菌已经够小的了,但一个细菌里仍可以容纳数千个病毒。

病毒中有一些是危险的,包括流感病毒、埃博拉病毒、狂犬病毒和天花病毒。病毒面临的一个挑战是,它们往往只有在首次侵入细胞并接管细胞自我复制的机制后,才能够繁殖和生长。

有一个关于病毒起源的理论可以解释它们的性质。细菌或许是最先出现的生命,然后才是其他更复杂的细胞。后来,一些细菌通过随机突变和演化,一点一点地将部分遗传物质抛弃,其中一些细菌形成了不那么复杂的生物体,并找到了一种感染细胞(包括哺乳动物细胞)并靠其生存的方式,于是,病毒存活了下来。另一种理论认为,病毒是从我们人类自身新陈代谢掉的细胞中剥离并演化而来的,它们找到了一种依靠我们人类细胞生存的方式。

可以说,我们这个时代最著名的病毒是人类免疫缺陷病毒,即HIV,它属于一个特殊的病毒类别——逆转录病毒。这些生物体有能力入侵细胞,并将自己整合到我们的DNA(脱氧核糖核酸)中,与我们混在一起。不难想象,从无数自身细胞中辨别外敌,对免疫系统来说是多么棘手的工作。与此同时,还有一个关键的问题:我们人类大约有8%的遗传物质来自逆转录病毒。这意味着,我们和这些病毒是混在一起的,它们是我们的一部分。从这一点上讲,它们不仅可能是有用的,甚至是必需的。胎盘就是一个例子,根据某些理论,它可能就是由逆转录病毒演化而来,帮助在母亲和孩子之间传递分享物质。


最后,寄生生物。

寄生生物比细菌还要复杂,而且它们的体形更大。

它们是真核生物,往往被称为寄生虫,这是一种通俗的叫法,指还没有进化到植物或动物的生物体,包括一些蠕虫。加州大学旧金山分校的分子病毒学家埃里克·德尔瓦特向我介绍它们时,把它们称作“生命之树上的细小分支”。

寄生生物有时是致命的,如疟疾孢子虫、昏睡病锥虫以及在不卫生的条件下有巨大风险的贾第鞭毛虫。寄生虫像黑死病一样,可以通过其蛮横专行的能力塑造人类历史。疟原虫就是这样一种寄生虫,它在血液中迅速分裂,基本上可以占据整个循环系统。

细菌、病毒和寄生虫,这些不速之客具有一些重要的共同点。


那些最愚蠢的生物非常渴望繁殖,并常利用我们的身体来提供营养或复制,这使得它们最终会杀死我们——它们的宿主。从它们的角度来看,在理想情况下,它们会先感染我们,然后经由我们传染给其他人,不断地从一个人传到另一个人身上。但是它们很可能做不到这一点,所以它们会不停地自我复制,直到与我们同归于尽。[1]一位免疫学家告诉我:“它们毫无节制的做法是很愚蠢的,这会害死我们大家。”

它们的另一个共同点是机动性。它们比其他细胞更容易在我们体内移动和穿过屏障。事实上,许多细胞很满足于待在它们生命狂欢节所在的区域或器官中,但病原体突破了屏障。例如,细菌那个叫作鞭毛的小尾巴,其上的小马达可以令它们骤然加速。具体来说,当沙门氏菌与食物一起被我们吞下时,它可能会利用这条尾巴驱动自己冲破肠道内壁,进入人体。它们天生就是侵略者。

下一个挑战,同时也是一个很大的挑战,就是这些生物体的高度可变性。


细菌和病毒复制非常快,细菌可以每20或30分钟繁殖一代,而有些病毒更快。每一次增殖都可能发生基因序列的改变、突变和移动,这些变化会使我们身体不认识原来的病毒或细菌,不知道如何防御这些外敌。

而人类孕育新一代的生殖周期大约是20年。面对变化速度要快得多的生物体,我们几乎不可能在与它们的军备竞赛中取胜。

我们可以这样想象,细菌分裂得如此之快,如果不加以控制,它们可以在四天内占据我们的整个身体。而我们自己的细胞分裂相对较慢,每个细胞一天之内只能产生大约16个新细胞。[2]这个数学结果似乎对我们不利。

一个人的身体怎么能应对如此多的威胁,包括那些可能目前根本不存在的威胁呢?想想看:我们的免疫系统需要应对的不仅是病原体增殖产生的快速突变,还有可能是来自太空的蛋白质生命。

这个难题被一系列简单的数学问题放大了,毕竟我们的基因数量有限。在20世纪70年代,学界认为人类基因组中包含大约10万个基因。但后来我们了解到的数字实际上要小得多,可能是1.9万或者2万。

既然如此,我们该如何保护自己呢?


“上帝有两个选择,”杰森的癌症医生告诉我,“他可以把我们变成10英尺高的粉刺,也可以赋予我们对抗10的12次方种不同病原体的能力。”潜在的敌人的数量是万亿级的。

为什么是粉刺呢?因为粉刺里充满了白细胞,这些都是免疫细胞(我稍后会详细说明)。简而言之,你可能是一个巨大的免疫系统,但除此之外,一无所有;或者,你可能拥有某种神秘的力量,拥有人类的所有其他特征,比如拥有大脑、心脏、器官、四肢,但仍然能够神奇地对抗无穷无尽的病原体。

“这也是免疫系统如此重要的原因。”杰森的医生如是说。

我这本书中的很大一部分内容就是关于这种神奇的魔法——为什么我们没有成为一个巨大的粉刺,也能够生存。

与此同时,除了敌人的多样性和可变性,我们的免疫系统还面临着其他一些基本的挑战。

其中一个挑战与心脏有关。这个如此强大的中央循环系统能将血液快速地泵向全身,但同时也存在着风险。血液从头流到脚只需几秒钟,如果病原体进入血液,那么这种情况会很快发展成败血症——一种足以致命的血液感染。因此,免疫系统的一个主要作用正是防止我们的循环系统被感染。


另外,免疫系统之所以基本结构复杂,原因在于它要保护一个具有生长和治愈能力的生物体。组织必须不断再生,来替换受损或衰老的细胞。拿产房的简单例子来说:当疫苗穿刺婴儿的皮肤时,身体必须能够替换掉那一小块皮肤。当皮肤被刺破或被猫咬时也是如此。否则,我们就会像雨中的沙丘一样,一点一点地退化、被腐蚀。

为了治愈,我们的细胞必须分裂、增殖。这听起来很理所应当,也很简单,但这对免疫系统来说却是不稳定因素,因为它必须允许新的组织生长出来,同时还要非常小心地提防坏细胞那些腐朽、缺失、错误的突变,也就是癌症。

直到近些年,我们才了解到免疫系统有助于细胞分裂,可促进愈合和重建组织。但在帮助重建身体的过程中,免疫系统可能很难识别出坏的或突变的细胞,这些细胞看起来很像我们的细胞,其中大部分的确来自我们自身,但也有一部分是外来的。如果我们的免疫系统不能分辨这些区别,或者被癌症以其他方式欺骗,从而忽略了阻止恶性细胞分裂的信号,随之而来的就是癌细胞不受控制、野蛮的生长,破坏正常组织的结构和功能,免疫系统最终也会沦为恶性肿瘤的保护伞。

免疫系统的使命就像是在深渊之上走钢丝,险象环生。

生存取决于明辨敌我。免疫系统必须应对三大挑战:敌人的可变性、中枢循环系统在几秒钟内便能将血液输送到全身的高效性,以及治愈的需求。

免疫系统必须在不过激的情况下完成这一切,以免在这个过程中误伤我们。它的运作是如此微妙,它在维和部队帮助下所取得的成功是如此高效,简直像是魔法一般。

在免疫学过去70年的发展中,我们一直在努力探究敌人的阴谋是如何得逞的,我们的防卫力量又是如何破解这些阴谋的。这段惊心动魄的探索之旅,从对免疫系统粗略的概念性理解开始,已经发展到了分子水平上。正因如此,我们现在才能用药物介入这个优雅的守卫机器,调控你的健康问题。

为了解释这一切是如何作用于你的健康状况的——当然也包括杰森、琳达、梅瑞狄斯和鲍勃的健康,我将用接下来的大量篇幅,讲述这个科学发现的故事。简单来说是这样的:科学家对T细胞和B细胞产生了一个理论,于是开始把这些宏观的概念性知识,通过救命的疫苗和移植应用于实践,之后,这些富于想象力和创造力的免疫学家得以钻研免疫系统的细节,以及由这些小齿轮绘成的免疫机器的蓝图。于是,他们理解了炎症是什么,知道了构成我们通信网络的分子是什么,这些我之后都会进一步细讲。每一次的科学进步都会带来应用上的进步,比如通过复制我们的防御细胞来制造药物,而这又会推动另一次伟大的科学飞跃,比如数年前才发现的第二类免疫系统。

你可以把免疫学家想象成探险家或者寻找金羊毛的阿尔戈英雄。他们出航得越远,越冲破表面现象,越不满足于概念和理论,越深入细节,我们就越健康,活得越久。他们的发现拯救了上亿人的生命,也正在影响着你的生活和健康。

下面不妨和我一起,从英国的一个挤奶棚开始,回顾一些重要的发现,理解其伟大的意义。

[1] 经过演化,大多数细菌能与人体共存。

[2] 人体不同细胞更新速度差异巨大,但一般说来,成熟体细胞的分裂速度小于细菌。

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