作为获得过诺贝尔奖的免疫学家,彼得·多尔蒂是一个有趣的人。
1962年他从澳大利亚一所兽医学院毕业,最初专注于研究脊椎动物(比如羊和人类)是如何控制感染的。他对研究充满了热情,即使在他70多岁后,当我有幸采访他时,他仍能滔滔不绝。毫无疑问,他是一个充满幽默感、热情洋溢的人。他告诉我,他十几岁的时候读过赫胥黎、萨特和海明威,他深受启发,但也感到困惑。用多尔蒂自己的话来说,他是一个“要么大展宏图,要么彻底溃败”的人。
在2005年出版的《诺贝尔奖中奖指南》(The Beginner's Guide to Winning the Nobel Prize)一书中,他幽默地回忆起自己天真的青春期。他写道:“我当时决定做一个实干家,而不是哲学家,并下定决心学习兽医科学专业,从事研究工作。那时我只有17岁,如果我更成熟一些,可能会做出完全不同的决定。”
我们聊天时,多尔蒂博士绘声绘色地向我解释,虽然在他钻研免疫系统的时候,世人已有了许多发现,但未解答的问题也不少。事实上,那时依然有不少人不愿意相信有T细胞和B细胞两种主要的免疫系统细胞类型。多尔蒂告诉我:“这个事实已经很明显了,但一些老顽固因不得不直面复杂性而心生恐惧。他们会说B和T是胡扯(bullshit)的首尾字母。”
随着各位免疫学先驱的不断推进,人们担心新的研究结果是否正确,或者对其有所抵触,都是可以理解的。其实,每一次进步都会面临这样的情形,与此同时,这些突破的进展和步伐正在加快。正是在这种情况下,科学家找到了开启更精准的治疗、护理和咨询的杠杆和旋钮。在把目光转到杰森、鲍勃、琳达和梅瑞狄斯前,接下来的几章将会带领你潜入免疫学的深海,加入科学家们超越思想的旅程中,理解让你的身体产生反应、对你健康负责的那些分子与系统。当我们再次浮出水面时,你就能更清楚地看到免疫系统在你的生理和心理的各个方面所扮演的重要角色了。
1970年,多尔蒂在苏格兰爱丁堡大学获得博士学位,他当时主要研究羊脑炎症(脑膜脑炎)。后来,他回到澳大利亚,并将先前的工作应用于小鼠。随后,他与一位瑞士访问医学家罗尔夫·辛克纳吉合作,并由此开启了一次具有历史意义的合作。这位瑞士科学家以老鼠为实验对象,擅长测量收到指令反击病毒时的T细胞的浓度。
脑膜炎是一种脊髓内膜的感染,这两位科学家用一种能引起脑膜炎的病毒感染小鼠,然后他们看到T细胞聚集在被感染的细胞周围,释放出它们的狂怒。大部分实验是在试管中完成的。首先,老鼠会被感染,然后两位科学家将受感染的细胞与从椎管中分离出的T细胞混合。
多尔蒂博士告诉我:“从一开始,脑源性T细胞就造成了最具毁灭性的杀伤。”
“作为研究疾病和死亡的人,”他补充道,“我们很高兴!”
通过进一步的实验,两人意识到了这场大规模杀伤的本质:T细胞不只是消灭随机的感染,它们的目标是被感染的小鼠细胞,这意味着被消灭的细胞一部分是异体的,一部分是自身的。这很有趣,但或许也是显而易见的。这意味着T细胞在诊断细胞内部的疾病,而不仅仅是识别游离的病毒。
接着,关键时刻到来了——这是“一个意想不到的发现”,诺贝尔奖委员会在1996年的颁奖辞中写道(为表彰其1974年发布的工作)。“即使T淋巴细胞对某种病毒有反应,它们也不能杀死被该病毒感染的另一个品系的小鼠细胞。”
换句话说,免疫系统能够辨别出一个细胞是自体被感染的细胞,还是异体的细胞。免疫系统只会杀死感染病毒的自体细胞。一个人具有的优雅的防御系统并非仅关注感染;它关心的是这个感染是否伤害到了私人领地。我这里用不同于正文的字体是因为这是一个关键的科学见解。
如果你把镜头拉回来,在脑海中上演一场身体内部日常景象的电影,那么这两位科学家发现的就是“杀手”T细胞在你的体内四处漫游,辨别是否有其他细胞正在制造我们身体组织和器官正常健康运行的假象,或者,是否有细胞已经受损——发生感染、癌变等。这些T细胞通常被认为相当于职业杀手,不过这项工作证明,T细胞有更广泛的功能。它们携带着特定的“受体”,使它们在攻击前会先进行确认。
T细胞首先会判断受到攻击的是不是你。这个概念被称为主要组织相容性复合体(Major Histocompatibility Complex),或简称MHC——又来了一个免疫学术语,这对你理解免疫学或许可以说是雪上加霜,难上加难。
MHC的最终结果是,它允许T细胞在生命狂欢节里漫游,以避免杀死多尔蒂所说的碰巧在附近的“正常人”。“刺杀行动是精确的,局部的,而且目标非常明确!”
“MHC是我们免疫监视系统的核心组成部分,”多尔蒂说,“这是自我识别的关键。”
MHC是所有人类基因中最具多样性或多态性的一种。每个人都有大致相同的MHC基因,但它们也都略有不同。它们是免疫系统的指纹。
这也是一个人区别于世界上其他人的关键标志之一。
这个不同寻常的概念引出了我在研究这本书时遇到的最有趣的科学理论之一。这一理论与择偶偏好、近亲通婚及MHC有关。
有研究表明,MHC基因会让人散发出独特的气味,而这种气味是影响人们选择伴侣的一个因素。如果一个人的MHC与另一个MHC太相似,MHC将会起到排斥作用。但如果MHC导致的气味差异足够大,那两人可能就像磁铁一样,相互吸引。
这一点从多个角度来看都很重要。首先,它体现了对一定程度多样性的无意识驱动,因为差异性较大的配偶往往能给后代提供更多样的能力。与此相关,它也创造了一种可能性,即免疫系统的起源不仅是为了让我们远离病原体,也是为了帮助我们选择与自己相似但又存在差异的伴侣。事实上,MHC也可能是乱伦变得令人厌恶的部分原因。
最后,从更宽泛的角度来看,MHC符合繁衍的需要,尽管二者表面上并无关联,但免疫系统是如此的原始和基本,在演化上必然与之共鸣。这个问题至今无人能够确证,但这是一个可能的理论,位于德国弗莱堡的马克斯·普朗克免疫生物学和表观遗传学研究所的儿科医生兼研究员托马斯·伯姆博士向我这样解释。
他告诉我,随着人类的发展,“我们必须确保我们不会因为同质化而走向灭亡。而MHC正是一种理想的预防机制”。
在2006年的一篇论文中,伯姆博士写道:“我提出,这种评估遗传个性的机制最初是用于性选择(sexual selection)的,后来才被纳入免疫防御系统。然而,至于这个原始系统究竟是为对抗自我反应可能性而启动的暂时性机制(后来被MHC取代),还是直接演化成MHC,目前还不清楚。”
尽管这一理论中有一部分仍是猜测,但它说明了一种可能,即免疫系统是人类存在的基础,是物种的一部分本质。
我之前提过,T细胞和B细胞和免疫系统的其他核心方面,已经存在了约5亿年,我们优雅的防御系统的基础可以追溯到地球上其他颌类脊椎动物的演化时期——这包括许多类别,如鲨、鳐和魟等。库珀博士已经成为免疫系统演化方面的权威,他解释说:“它们有和我们相似的免疫系统、胸腺,可以制造T细胞。”
即使演化令生物走上陆地,使它们(或我们)成为两足动物,让我们转变了交流方式并有了制造现代工具的能力,但免疫系统在很大程度上仍保持不变。如果你想要寻找一个不同的免疫系统,(至少在这个星球上)你需要回到一个遥远的生物分化节点,在那个时刻,有颌的脊椎动物从无颌的脊椎动物中分离了出来。
这告诉我们,虽然两类免疫系统会有所不同,但某些防御功能似乎对生存来说是至关重要的,其中一个功能就是冗余。在B细胞和T细胞这两种系统中都有许多分子和细胞,包括一些蛋白质,它们做着几乎相同的事情——无论是在攻击、诱导攻击还是在减缓攻击方面。
为什么有这么多冗余?例如,库珀博士曾问过,为什么同时需要T细胞和B细胞?难道一种特殊化细胞还不够吗?难道其中一个系统就无法顺利演化到足以保护我们的程度吗?库珀博士指出,除了一个基本的证据外,这些问题的答案仍然难以捉摸:如果它们不是同时必要的,它们就不会同时存在——“我们不会保留那些没用的东西”。
然而,总的来说,科学家们正在逼近真相、深入细节,甚至超越了光学显微的极限。每一次的进步都意味着曾经根本不敢提出的疑问,有了被探索的机会。请让我举个例子:发烧是什么?
你认为你知道什么是发烧,对吧?我也这样以为。发热时身体会变热。但其实这是一个比表面上更深刻的问题,如果能够阐明这个问题,无疑会让我们对免疫系统的理解进入一个新的层次,即免疫系统有一个巨大的、几乎无与伦比的通信系统。这有助于解释,当你的身体遭遇入侵时,防御信号为什么可以如此快速有效地传送,以便在必要的时候,召集全身免疫系统的卫士。
发烧也有助于解释炎症。我曾认为炎症是一个相当浅显易懂的概念,然而事实并非如此。
炎症是什么?
发烧是什么?
曾有一位固执的科学家痴迷于研究兔子发烧,而正是他发现了曾被人们认为是无法企及的真理。