免疫细胞与病毒的大战：病毒vs细胞 一场持续40亿年的战争

免疫细胞与病毒的大战：病毒vs细胞 一场持续40亿年的战争2020年的年首，我们原有的生活节奏再次被一种“新型冠状病毒”按下暂停键。正因为此，我们开始集体审视一个不曾熟悉的微观世界。即便在今天，这场病毒对决细胞的战争，无时无刻不在人类体内上演，而你我却不知情。这些无情的微型机器通过杀害细胞而繁殖，在细胞内部也有一整套机制在不断消灭病毒。这场战争可以追溯到四十亿年前的战争改变了细胞进化的原有路线，也改变了人类的进化历程，至今仍在进行。1677年，列文•胡克用制作的显微镜第一次看到了完整的活细胞，人类对于生命的探索开始进入微观世界。1838年，德国人施莱登和施旺基于显微观察提出19 世纪最重大的自然科学发现——细胞学说，自然发生说宣告破产，“神创论”开始受到挑战。随着后人不断探索，人们发现生物体的一切生命现象，如生长、发育、繁殖、遗传、分化、变异、代谢和应激等都是细胞活动的体现。不幸的是，“一切生物学法则皆有例外”。20世纪早期，病毒的发现让至高无上

李越

“一切生物学问题的答案，最终都要到细胞中去寻找。因为所有的生物都是，或曾经是，一个细胞。”

——E.B.Wilson The Cell in Development and Heredity 1925

大自然中，千姿百态的动物、植物和微生物构成了奇妙的生命世界，它们生殖繁衍，延绵不息，形成了波澜壮阔的生命长河。然而，“生命是什么”是一个自人类存在就一直在探索的问题。

1677年，列文•胡克用制作的显微镜第一次看到了完整的活细胞，人类对于生命的探索开始进入微观世界。1838年，德国人施莱登和施旺基于显微观察提出19 世纪最重大的自然科学发现——细胞学说，自然发生说宣告破产，“神创论”开始受到挑战。随着后人不断探索，人们发现生物体的一切生命现象，如生长、发育、繁殖、遗传、分化、变异、代谢和应激等都是细胞活动的体现。

不幸的是，“一切生物学法则皆有例外”。20世纪早期，病毒的发现让至高无上的“细胞学说”走下神坛。细胞学说认为细胞是一切生命活动的基本结构和功能单位，病毒并没有被直接定义为生命 却能通过感染细胞表现出基本生命特征。

在共进化理论中曾提及，地球生命在初始期（40亿年前）便出现分化，朝着两种截然不同的方向发展。一种变得更复杂，变成细胞，最终进化成我们这样的有机体。另一种则保持最简单的构造，例如病毒，利用细胞为自己服务，进行自我复制。

即便在今天，这场病毒对决细胞的战争，无时无刻不在人类体内上演，而你我却不知情。这些无情的微型机器通过杀害细胞而繁殖，在细胞内部也有一整套机制在不断消灭病毒。这场战争可以追溯到四十亿年前的战争改变了细胞进化的原有路线，也改变了人类的进化历程，至今仍在进行。

2020年的年首，我们原有的生活节奏再次被一种“新型冠状病毒”按下暂停键。正因为此，我们开始集体审视一个不曾熟悉的微观世界。

认识细胞

人的生命开始于一个细胞（受精卵），随着不断分化和分裂最终获得40万亿—60万亿个细胞。这些细胞是生命的基本单位，它们分属不同的族群，构成了我们的大脑、肌肉、器官和身体每一部位。

每一个细胞表面之下，都含藏了一个比科幻小说更为离奇的世界。在这个世界里，数十亿微型机器，每时每刻都在各司其职，相互协作。

蛋白质是这个奇妙世界里的工人，有些是支撑细胞的内部骨架，骨架会根据受力的改变不断调整，赋予细胞形状和坚韧度。细胞内部的活动并非一片游离状态，杂乱无章。充当“搬运工”的马达蛋白利用细胞骨架为公路，将养料，化学物及生命必需物运送到需要的地方。

线粒体是这个世界的“发电厂”，能自由漂移，其内部有个每分钟旋转一千多次的涡轮，给数十亿“化学电池”（ATP）充电。我们做的每件事， 每一次心跳，每一个动作，每一次思考，都是靠这些“发电厂”充电的“电池”来提供能量。

这世界里的一切都在按照一个精妙无比的计划行事，而这计划被珍藏在每个细胞的中心深处——细胞核。细胞核就像一个“指挥中心”，里面有用来指导生命运作的“司令官”——DNA。

DNA是一种链状物质，有特殊功能的片段被定义为基因。每个基因都是一条如何合成蛋白质的指令，DNA呈现双螺旋结构，内部含有超过两万条的指令。正是这些指令在指示细胞该在何时制造何物，该怎样组建细胞及至整个人体。每个细胞内含有约一米八长的DNA，如果把人体内所有的DNA连成直线，可在地球月球之间折上几千个来回。

细胞核如果想准确发号“作战计划”，首先需要一个“密码专员1”（转录酶）来拟定并加密“司令官”的“作战指令”，它们在DNA上来往，将细胞核想要表达的基因转变为细胞能理解的指令——mRNA。一旦转录完成，这些指令会被运出细胞核，然后在“密码专员2”（核糖体）的翻译下精确执行“作战命令”，即合成蛋白质。

在细胞里，资源会被反复利用。没有用的蛋白质会被标记和回收，然后由“粉碎机”（蛋白酶）嚼开，用以构建新蛋白质。

在人体内，每个细胞都属于一个特定的细胞群区（大脑、肌肉、器官），需要不断地交流互动。有些蛋白质碎块会被不停地被运到细胞表面，它们将在这里接受“检察官”（体内免疫系统的守护者：白细胞）的视察。

这些“巡逻士兵”会检查蛋白质碎块，并判断是否有坏损或感染的迹象。细胞内的系统听取细胞核的指挥，永不停歇地执行着细胞核发出的指令。

但当细胞遭受病毒的轰炸，一切都会发生改变。

病毒入侵

作为人体免疫系统的第一道防线，皮肤虽然能够抵挡绝大部分病毒的入侵，却也有致命的弱点，那就是通往外界的开放通道——嘴巴、鼻子和眼睛。我们会触碰物体，会摸嘴唇，揉眼睛，擦鼻子，借此病毒得以入侵，一旦进来了，就难以驱逐。

这支“外来大军”，通过喷嚏传播，被吸入我们体内。病毒的结构比细胞要简单得多，概括起来便是蛋白质衣壳包裹着遗传物质，其遗传物质则有DNA和RNA两种。以腺病毒为例，下文将讲述一个病毒侵入人体的完整过程。

这种DNA病毒设计精良，每个病毒都像一个“间谍分子”，他们只有一个目标，那就是突破细胞的重重防线，入侵细胞核并控制整个细胞执行自己的命令。

病毒侵入人体的本意并不是为了杀死人类，而是为了繁衍。人类之所以能够战胜病毒，一方面得益于人体免疫系统不断强化，另一方面得益于侵入人体的病毒在不断向着低毒性进化。

但并非每一种病毒都足够“聪明”，比如谈之色变的埃博拉病毒和MERS便是以高致死率著称。无论病毒是否对宿主表达充分的敬意，我们的免疫系统都要做好充分的准备。

当病毒接近细胞时，它们将会受到第一重抵抗——抗体。这种Y形蛋白会特异性识别外来入侵者，它们在细胞之间来回巡逻，监控是否有病毒，一旦识别出入侵者，抗体会将自己紧锁于病毒的“盔甲”上，将它们连环镣铐，使它们变成专门吞噬外侵者的白细胞的盘中餐。

但当人体接触的病毒是细胞前所未见，体液中的抗体也就无能为力，病毒能迅速通过这层防线抵达细胞表面。即便身体迅速做出免疫应答，也会有部分病毒冲破防线。

在细胞表面，它们遇到了下一道阻碍——细胞膜，即细胞的皮肤。细胞表面十分复杂，有成百上千的受体蛋白，他们从细胞表面伸出发挥着“智能锁”似的功能，其中一些会将信息从细胞外传递到细胞内，其他一些则可将整个货物运进去。大分子若想进入细胞，则需要一把特制的蛋白钥匙。

这套精密的系统防止有害分子进入细胞内部，但是经过数十亿年的进化，病毒演变出了自己的“钥匙”，那就镶在突出的纤维尾部。随着越来越多的病毒抵达细胞表面，“钥匙”与“锁”产生了结合的机会。就这样，病毒大军潜入了细胞内部。