病毒在生物體內都幹了什麼？這些鬥爭細節你必須知道
【本文轉載自微信公眾號“科學加”（ID：scipress）】
在新型冠狀病毒肆虐的非常時期，哪些科學知識和醫學常識才能幫助我們打好這場防禦之戰呢？你可能最想知道的是：病毒是什麼？病毒是怎樣入侵人體的？又是怎樣讓人生病的？我們應該如何防禦這種從來沒有見過的新型冠狀病毒？如果這幾天你正好在感冒發燒，要不要去醫院？在與病毒鬥爭的過程中，科學家究竟學到什麼？
病毒是怎樣入侵人體的？
簡單説來，病毒就是寄生蟲。寄生蟲就是靠自己沒法生存的物種，一定要依附一個宿主。這個宿主可以是一個簡單的細菌，可以是一個細胞，可以是一個生物體，也可以是人類這樣複雜的生物體。
病毒是寄生蟲，不依附於其他生物就沒法存活、沒法繁殖、沒法複製。
病毒的歷史非常悠久，有生物的時候就有病毒了，病毒是依附於生物而生存的。最簡單、最古老的病毒叫噬菌體，它是感染細菌的病毒。細菌雖然只有一個細胞，但也是一種生物體，我們稱之為單細胞生物。
要了解細菌如何入侵宿主，我們可以先來看看噬菌體是如何入侵宿主細菌的。
噬菌體會先感染細胞細菌的表面，然後把自己的DNA注入宿主細胞。
注入以後，噬菌體有兩個選擇：
1.將自己的基因隱藏在宿主的基因組裏，也就是潛伏下來。人類的基因組裏就有很多病毒潛伏留下的痕跡。這一感染途徑又叫溶源。
2.利用宿主細胞的能量和材料，複製新的病毒。由於細胞內的能量和物資被病毒劫持，細胞往往就發生病變，最終導致破碎，病毒藉此出逃的機會，就可以繼續去感染更多的細胞。這一感染途徑又叫裂解。
這就是最簡單的病毒入侵細菌細胞的過程。病毒的種類雖然多種多樣，也在發生變異，但其感染細胞乃至感染生物體的邏輯都是一樣的。
在被病毒感染以後，細胞或生物體會坐以待斃嗎？當然不會。“魔高一尺，道高一丈。“那細菌中用來對抗病毒入侵的工具是什麼呢？
大家可能聽説過基因編輯嬰兒出生的新聞，也通過這些新聞聽説過基因編輯工具CRISPR–Cas9。其實基因編輯工具就是細菌用來對抗病毒的工具，這套工具是科學家在細菌裏發現的，有着數十億年的歷史。
細菌用這套工具來對抗病毒入侵，原理跟人體的免疫系統對抗病毒是一樣的。人體的免疫系統也非常重要，每時每刻都在跟入侵的病毒、病菌作鬥爭。
病毒是如何讓人體生病的？
會導致人體生病的病毒有很多，不僅包括呼吸道的病毒，還包括乙肝病毒等。這裏給大家説明一下目前最受關注的新型冠狀病毒、感染呼吸道的感冒病毒導致人們生病的過程。
人體的呼吸道從上至下依次為鼻腔、氣管、大氣管和肺。呼吸道分為兩部分，一部分叫上呼吸道，主要是脖子以上的部分，主要是鼻腔和氣管；還有一部分叫下呼吸道，主要是脖子以下的氣管和肺。肺部分為兩葉，擔負着從外界獲取氧氣的重要功能。
感冒其實有兩種，這兩種感冒影響的都是人體的上呼吸道。
第一種叫傷風感冒，比如因為受涼引起的病毒感染，會導致上呼吸道的細胞被感染以後發生很多病變，表現症狀為鼻塞、流鼻涕、咳嗽。
第二種叫流行性感冒，簡稱流感，是比較嚴重的感冒。引起流感的病毒叫流行性感冒病毒，我們通常會用英文和數字編碼對其命名。2009年的甲型H1N1禽流感大家一定還記憶猶新，可以稱得上是更嚴重的、危害人類生存的一個大敵。
兩種感冒的共同點在於，傷風感冒跟流行性感冒威脅的都是我們的上呼吸道。
現在肆虐的新型冠狀病毒跟2013年的SARS病毒是同一類，都是冠狀病毒。SARS病毒跟新型冠狀病毒的相似度達到85%以上，從生物學上看，兩者是非常相似的。基於這樣的相似度，我們可以推斷，現在的新型冠狀病毒是從SARS病毒演化而來的。
SARS病毒跟新型冠狀病毒致病的過程都是直接進入人體的下呼吸道，直接感染肺部細胞。
科學家和醫生現在還沒有完全搞清楚新型冠狀病毒是如何感染人體細胞的，只知道人體只要被SARS病毒跟新型冠狀病毒感染，肺部細胞產生的反應就非常明顯——肺部產生炎症，免疫系統被激活。
更嚴重的是，這裏的免疫系統不是被良性激活，而是被異常激活，導致免疫系統的紊亂。由於我們的機體從來沒有見過這種病毒，所以它會錯誤地攻擊人體本身的細胞。
那流感和冠狀病毒是怎樣讓人們生病甚至失去生命的呢？流感每年都會導致很多人死亡。但流感病毒本身並不會危及生命，真正威脅人生命的其實是流感引起的併發症。大家可能還記得2018年有一篇網文叫《流感下的北京中年》，作者的岳父在患上普通的流感後，又產生了嚴重的肺炎，在短短的一兩週之內就去世了。
其實每年因為流感併發症死亡的人遠遠多於我們現在所恐懼的新型冠狀病毒帶走的生命。流感病毒感染了上呼吸道以後，一些致病細菌趁虛而入，就會產生很多炎症，慢慢順着呼吸道下去，最終引起肺炎。
肺是很脆弱的器官，一旦形成肺炎以後很容易危及生命。肺部有感染以後，抗生素很難滲透進去，因為肺泡非常小，圍繞肺泡的毛細血管非常細，治療藥劑很難到達肺部深處，所以肺部感染很難用藥。
你可能會想，病毒這麼壞，把病毒殺死不就完了嗎？有什麼藥能殺死病毒嗎？抗生素可以嗎？實際上，抗生素只能殺死那些引起併發症的細菌，而病毒是寄生生物，沒有細胞壁，抗生素無法直接作用於病毒。
嚴格説來，現在還沒有任何一種藥物能夠殺死病毒。
流感病毒和新型冠狀病毒從生物學上看也是不一樣的，從下圖中可以看出，兩種病毒的外觀都是不一樣的。
在這次疫情中，我們的敵人是新型冠狀病毒，並不是流感病毒。大家都知道，補充VC可以起到一定的預防流感的作用，而流感跟冠狀病毒沒有關係，所以現在補充VC並不能預防冠狀病毒感染。
流感每年導致人類死亡的數量遠多於冠狀病毒。2009年，美國和墨西哥發生了嚴重的甲型H1N1流感，有5 900萬美國人感染，26.5萬人住院，1.2萬人死亡，當時WHO（世界衞生組織）第1次將其定性為全球突發性公共衞生緊急事件（Public Health Emergency of International Concern）。這次事件的整體死亡率約為萬分之二，住院病人死亡率4.5%。
就在近期，美國爆發的流感也導致1300萬人感染，12萬人住院，目前有6 600人死亡，整體死亡率約為萬分之五，而住院病人死亡率達到了5.5%。
其實流感我們每年都會遇到，大家提到流感並不會那麼害怕。2003年，SARS中國大陸地區SARS病毒引發的肺炎住院死亡率為7%。而現在新型冠狀病毒的致死率在2%左右，而我推斷，在未來的一兩個月之後，在主要疫情得到控制之後，整體的住院死亡率不會多於1%。對此，大家沒有必要感到恐慌。
當然，這只是我個人的推測，也請大家拭目以待。
從以上的數據來看，新型冠狀病毒的毒性遠不如SARS。而且有了2003年SARS病毒的治療經驗以後，相信我們能夠更好地控制和治療這次的新型冠狀病毒。
大家都知道，2003年時，醫生用了大量的激素來對患者進行治療，效果非常顯著，但在激素的副作用也對患者的身體造成了傷害，包括骨關節和軟骨的壞死，很多人最後被迫更換人工關節，身體狀況非常糟糕。在這次的疫情中，剛剛得到的消息是，在武漢，上海華山醫院的醫療隊在非常嚴謹地控制激素用量，大概是原來的1/10，這樣就能有效減少副作用。
怎樣防禦新型冠狀病毒？
最近經常有朋友來問我，這個病毒很厲害，如果我待在家裏哪兒也不去，會不會被傳染？
我可以肯定的告訴大家：不會，病毒是相互傳染的，不是自己長出來的。這次的新型冠狀病毒是一種很小的微生物，直徑約為100納米，大概是一根頭髮絲的1/1 000。這麼小的顆粒自己是不會飛的，通常都附着在粉塵和飛沫上。空氣傳播現象不存在。
瞭解了這個傳播途徑以後，我們就知道如何阻斷傳播了。有接觸傳播，我們就勤洗手；有飛沫傳播，我們就戴口罩來阻擋。
你可能會問，這樣太被動了，我們能不能主動防禦？
還是以常見的流感病毒為例，北半球基本上每年都會經歷一場流感的浩劫，包括美國和中國。
預防流感最有效的方法是注射流感疫苗。其主要作用原理是用流感病毒表面的蛋白質來做抗原，然後將其注射進人體，使人體產生相應的抗體。
説到疫苗，大家可能會想到某些"注射一次、終身管用"的疫苗，比如脊髓灰質炎疫苗。大家都知道，我們小時候服用過的脊髓灰質炎糖丸就是一種疫苗，吃了以後我們就不會患小兒麻痹症，一輩子只吃一次就夠了。
而流感疫苗每年都得打，因為流感病毒是演化得非常迅速的病毒，在每次的複製過程中不停突變，這就導致今年的流感病毒跟去年的很不一樣，所以每年都會有新的流感疫苗問世。
聯繫到現在的情況，我們要不要做冠狀病毒的疫苗，特別是新型冠狀病毒的疫苗？當然要做。但是遠水解不了近渴。在烈性傳染病傳播的過程中，研發疫苗通常來不及。
以SARS為例，SARS病毒傳播過程最快的時間是2～3個月時間，但是研發疫苗至少需要9～12個月。研發疫苗必須保證其安全性和有效性，必須在細胞上試，在動物身上試，然後才能進入人體試驗。SARS疫苗真正開始人體試驗的時間是2004年，花了近一年的時間。
科學家們現在肯定要馬上研製疫苗，但是指望他們在短短的一兩週、一兩個月之內就投入使用是不現實的，我們必須尊重科學規律。
沒有疫苗，又沒有辦法殺滅病毒，我們普通人該怎麼辦呢？調動機體自身的免疫系統，增強自身的免疫力，才是抵抗病毒最重要的方法。
在與病毒的鬥爭過程中，科學家學到了什麼？
第一，利用細菌的免疫系統。2012年，科學家發現細菌用來對抗噬菌體的免疫系統很厲害。有4位科學家把細菌的這套基因武器成功地改造成了基因編輯系統，可以用來改變基因，改變DNA序列。
這套基因編輯系統非常強大，可以修改動植物的基因，最終我們也可以用基因編輯的方法來修改基因缺陷，還可以為人類治病。
第二，利用病毒來造福人類。
病毒始終是人類健康的大敵，那麼有沒有可能化敵為友，讓病毒為我所用呢？病毒的本領是把自己的基因高效地放到宿主細胞裏去，那麼我們能不能利用病毒攜帶基因的高效性來造福人類呢？
比如，有一些人患有因先天性基因缺陷引發的遺傳病，包括眼睛、血液、免疫細胞都有基因缺陷，我們利用病毒的特點，改裝病毒的基因組，不讓病毒自己複製，把壞的基因都刪掉，把好的基因裝進去，然後用病毒作為載體，就像一輛小貨車一樣，拉着正常的基因送到病人體內來給人治病呢？
這不是科學幻想，從2016年到2019年，用改造過的這種無害病毒作為載體的基因藥物，已經被用於疾病治病，有很多基因治療的藥物已經上市了。
在這場疫情中，我們應該吸取哪些教訓？
在這場防禦新型冠狀病毒的戰役中，我們有許多應該吸取的教訓。第一，我們不太可能把病毒永遠消滅掉。病毒與生物體的鬥爭一直在進行，一直是此消彼長的格局。在現代社會，較高的人口密度給流行傳染病的傳播創造了一些客觀條件，而我們想完全消滅病毒是不太可能的。或許在幾年、十幾年或是幾十年之後，冠狀病毒又會捲土重來。
其中的科學原因可能是我們還不知道病毒基因演化的規律，如果未來科學家通過科學研究找到了病毒演化的規律，我們還有希望完全制服病毒這種寄生蟲，但目前的狀況是不可能。
第二，要相信科學規律。新型冠狀病毒引起的肺炎考驗着整個社會的公共衞生系統、應急系統，以及每個人的心理健康。怎麼來渡過難關？要相信科學規律。疫情總會過去，我們現在要做的是戰勝自己的恐慌心理。
第三，千萬不要為了所謂的獵奇去找大自然中的野生動物來食用或者飼養，結果只能是有百害而無一利。
第四，各級衞生系統的關鍵信息要及時共享，面對危機各方都要建立應急機制。在此也呼籲大家，不在疫區的話不要大量搶購、囤積醫用口罩。如何應對疫情也是對我們的個人素質的一種考驗。
我相信，人類與病毒的鬥爭還會一直繼續下去，但是我們跟17年前已經完全不一樣了。等這次風波過去，我們要從這次的疫情中繼續學習的東西還有很多。
2003年抗擊非典的時候，我很喜歡其中的一句口號，叫做"守望相助”。而現在，我依然相信眾志成城，守望相助這8個字。
不管你是身處疫區，還是在疫區之外，我們都需要眾志成城。
最後，我想要特別緻敬那些戰鬥在醫護一線的白衣天使們，為他們加油，相信我們一定能迎來戰勝新型冠狀病毒那一天！
撰文/仇子龍（中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心、神經科學研究所研究員）