病毒是如何让人生病的？

撰文/仇子龙（中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心、神经科学研究所研究员）

在新型冠状病毒肆虐的非常时期，哪些科学知识和医学常识才能帮助我们打好这场防御之战呢？你可能最想知道的是：病毒是什么？病毒是怎样入侵人体的？又是怎样让人生病的？我们应该如何防御这种从来没有见过的新型冠状病毒？如果这几天你正好在感冒发烧，要不要去医院？在与病毒斗争的过程中，科学家究竟学到什么？中科院专家仇子龙为您讲述病毒在生物体内的斗争细节。

▲噬菌体（图片来源/ 视觉中国）

病毒是怎样入侵人体的？

简单说来，病毒就是寄生虫。寄生虫就是靠自己没法生存的物种，一定要依附一个宿主。这个宿主可以是一个简单的细菌，可以是一个细胞，可以是一个生物体，也可以是人类这样复杂的生物体。病毒是寄生虫，不依附于其他生物就没法存活、没法繁殖、没法复制。

病毒的历史非常悠久，有生物的时候就有病毒了，病毒是依附于生物而生存的。最简单、最古老的病毒叫噬菌体，它是感染细菌的病毒。细菌虽然只有一个细胞，但也是一种生物体，我们称之为单细胞生物。

要了解细菌如何入侵宿主，我们可以先来看看噬菌体是如何入侵宿主细菌的。噬菌体会先感染细菌的表面，然后把自己的DNA注入宿主细胞。

注入以后，噬菌体有两个选择：一个是将自己的基因隐藏在宿主的基因组里，也就是潜伏下来。人类的基因组里就有很多病毒潜伏留下的痕迹。这一感染途径又叫溶源。

另外一个选择是利用宿主细胞的能量和材料，复制新的病毒。由于细胞内的能量和物资被病毒劫持，细胞往往就发生病变，最终导致破碎，病毒借此出逃的机会，就可以继续去感染更多的细胞。这一感染途径又叫裂解。

这就是最简单的病毒入侵细菌细胞的过程。病毒的种类虽然多种多样，也在发生变异，但其感染细胞乃至感染生物体的逻辑都是一样的。

在被病毒感染以后，细胞或生物体会坐以待毙吗？当然不会。“魔高一尺，道高一丈。”那细菌中用来对抗病毒入侵的工具是什么呢？

大家可能听说过基因编辑方面的新闻，也通过这些新闻听说过基因编辑工具CRISPR–Cas9。其实基因编辑工具就是细菌用来对抗病毒的工具，这套工具是科学家在细菌里发现的，有着数十亿年的历史。

细菌用这套工具来对抗病毒入侵，原理跟人体的免疫系统对抗病毒是一样的。人体的免疫系统也非常重要，每时每刻都在跟入侵的病毒、病菌作斗争。

病毒是如何让人体生病的？

会导致人体生病的病毒有很多，不仅包括呼吸道的病毒，还包括乙肝病毒等。这里给大家说明一下目前最受关注的新型冠状病毒、感染呼吸道的感冒病毒导致人们生病的过程。

人体的呼吸道从上至下依次为鼻腔、气管、大气管和肺。呼吸道分为两部分，一部分叫上呼吸道，主要是脖子以上的部分，主要是鼻腔和气管；还有一部分叫下呼吸道，主要是脖子以下的气管和肺。肺部分为两叶，担负着从外界获取氧气的重要功能。

感冒其实有两种，这两种感冒影响的都是人体的上呼吸道。第一种叫普通感冒，比如因为受凉引起的病毒感染，会导致上呼吸道的细胞被感染以后发生很多病变，表现症状为鼻塞、流鼻涕、咳嗽。第二种叫流行性感冒，简称流感，是比较严重的感冒。引起流感的病毒叫流行性感冒病毒，我们通常会用英文和数字编码对其命名。2009年的甲型H1N1禽流感大家一定还记忆犹新，可以称得上是更严重的、危害人类生存的一个大敌。两种感冒的共同点在于，普通感冒跟流行性感冒威胁的都是我们的上呼吸道。

现在肆虐的新型冠状病毒跟2013年的SARS病毒是同一类，都是冠状病毒。新型冠状病毒与SARS冠状病毒有79.5%的序列一致。研究人员发现该病毒序列与一种蝙蝠冠状病毒在全基因组水平上相似度高达96%，表明蝙蝠可能是该冠状病毒的来源。

SARS病毒跟新型冠状病毒致病的过程都是直接进入人体的下呼吸道，直接感染肺部细胞。

科学家和医生现在还没有完全搞清楚新型冠状病毒是如何感染人体细胞的，只知道人体只要被SARS病毒跟新型冠状病毒感染，肺部细胞产生的反应就非常明显——肺部产生炎症，免疫系统被激活。

更严重的是，这里的免疫系统不是被良性激活，而是被异常激活，导致免疫系统的紊乱。由于我们的机体从来没有见过这种病毒，所以它会错误地攻击人体本身的细胞。

那流感和冠状病毒是怎样让人们生病甚至失去生命的呢？流感每年都会导致很多人死亡。但流感病毒本身并不会危及生命，真正威胁人生命的其实是流感引起的并发症。大家可能还记得2018年有一篇网文叫《流感下的北京中年》，作者的岳父在患上普通的流感后，又产生了严重的肺炎，在短短的一个月之内就去世了。

其实每年因为流感并发症死亡的人远远多于我们现在所恐惧的新型冠状病毒带走的生命。流感病毒感染了上呼吸道以后，一些致病细菌趁虚而入，人体就会产生很多炎症，慢慢顺着呼吸道下去，最终引起肺炎。

肺是很脆弱的器官，一旦形成肺炎以后很容易危及生命。肺部有感染以后，抗生素很难渗透进去，因为肺泡非常小，围绕肺泡的毛细血管非常细，治疗药剂很难到达肺部深处，所以肺部感染很难用药。

你可能会想，病毒这么坏，把病毒杀死不就完了吗？有什么药能杀死病毒吗？抗生素可以吗？实际上，抗生素只能杀死那些引起并发症的细菌，而病毒是寄生生物，没有细胞壁，抗生素无法直接作用于病毒。

严格说来，现在还没有任何一种药物能够杀死病毒。

流感病毒和新型冠状病毒从生物学上看也是不一样的，就连两种病毒的外观都是不一样的。

其实流感我们每年都会遇到，大家提到流感并不会那么害怕。2003年，中国大陆地区SARS病毒引发的肺炎住院死亡率为7%。而现在新型冠状病毒的致死率在2%左右，而我推测，在未来的一两个月之后，在主要疫情得到控制之后，整体的住院死亡率不会多于1%。对此，大家没有必要感到恐慌。当然，这只是我个人的推测，也请大家拭目以待。

从以上的数据来看，新型冠状病毒的毒性远不如SARS。而且有了2003年SARS病毒的治疗经验以后，相信我们能够更好地控制和治疗这次的新型冠状病毒。

2003年时，医生用了大量的激素来对SARS患者进行治疗，效果非常显著，但激素的副作用也对患者的身体造成了伤害，包括骨关节和软骨的坏死，很多人最后被迫更换人工关节，身体状况非常糟糕。在这次的疫情中，医疗队在非常严谨地控制激素用量，大概是原来的1/10，这样就能有效减少副作用。

▲噬菌体吞噬细菌的五个过程（图片来源：视觉中国）

在与病毒的斗争过程中我们学到什么？

科学家在病毒的斗争过程中学到了什么？首先，利用细菌的免疫系统。2012年，科学家发现细菌用来对抗噬菌体的免疫系统很厉害。有4位科学家把细菌的这套基因武器成功地改造成了基因编辑系统，可以用来改变基因，改变DNA序列。这套基因编辑系统非常强大，可以修改动植物的基因，最终我们也可以用基因编辑的方法来修改基因缺陷，还可以为人类治病。

其次，利用病毒来造福人类。病毒始终是人类健康的大敌，那么有没有可能化敌为友，让病毒为我所用呢？病毒的本领是把自己的基因高效地放到宿主细胞里去，那么我们能不能利用病毒携带基因的高效性来造福人类呢？

比如，有一些人患有因先天性基因缺陷引发的遗传病，包括眼睛、血液、免疫细胞都有基因缺陷，我们利用病毒的特点，改装病毒的基因组，不让病毒自己复制，把坏的基因都删掉，把好的基因装进去。然后用病毒作为载体，就像一辆小货车一样，拉着正常的基因送到病人体内来给人治病呢？

这不是科学幻想，从2016年到2019年，用改造过的这种无害病毒作为载体的基因药物，已经被用于疾病治病，有很多基因治疗的药物已经上市了。

▲流感病毒附着在鼻道和咽喉（即呼吸道）内的细胞上。然后，流感病毒的血凝素（HA）表面蛋白与人呼吸道细胞表面的唾液酸受体结合。图为电子显微镜下的流感病毒侵入人体过程（图片来源/中国疾控中心网站）

我们应该吸取哪些教训？

在这场防御新型冠状病毒的战役中，我们有许多应该吸取的教训。首先，我们不太可能把病毒永远消灭掉。病毒与生物体的斗争一直在进行，一直是此消彼长的格局。在现代社会，较高的人口密度给流行传染病的传播创造了一些客观条件，而我们想完全消灭病毒是不太可能的。或许在几年、十几年或是几十年之后，冠状病毒又会卷土重来。其中的科学原因可能是我们还不知道病毒基因演化的规律，如果未来科学家通过科学研究找到了病毒演化的规律，我们还有希望完全制服病毒这种寄生虫，但目前的状况是不可能。

其次，要相信科学规律。新型冠状病毒引起的肺炎考验着整个社会的公共卫生系统、应急系统，以及每个人的心理健康。怎么来渡过难关？要相信科学规律。疫情总会过去，我们现在要做的是战胜自己的恐慌心理。

再次，千万不要为了所谓的猎奇去找大自然中的野生动物来食用或者饲养，结果只能是有百害而无一利。

最后，各级卫生系统的关键信息要及时共享，面对危机各方都要建立应急机制。在此也呼吁大家，不在疫区的话不要大量抢购、囤积医用口罩。如何应对疫情也是对我们的个人素质的一种考验。

我相信，人类与病毒的斗争还会一直继续下去，但是我们跟17年前已经完全不一样了。等这次风波过去，我们要从这次的疫情中继续学习的东西还有很多。■

来源：2020年2月10日北京科技报《战“疫”》应急科普特刊

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