我們的一生注定要與病毒搏斗
它們數(shù)量龐大遍布陸地和海洋
以及我們呼吸的空氣有科學家估測僅海洋中的病毒顆粒就超過10000000000000000000000000000000即1×1031個（病毒數(shù)量依據(jù)微生物學家Lita Proctor的估算；下圖大量紫色顆粒為中東呼吸綜合征冠狀病毒，附著在綠色的細胞上，掃描電鏡成像，后期著色，圖片源自@NIAID）▼
它們行事狡詐可以感染一切生物可以突破種間屏障在人與動物之間跨物種傳播（果子貍，SARS冠狀病毒的中間宿主，攝影師@鄒滔）
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它們手段殘忍可以置人于死地引發(fā)人類社會高度警惕甚至嚴重的恐慌（2020年1月27日，為防止新型冠狀病毒傳播擴散，農(nóng)村開始封路，拍攝于浙江衢州，攝影師@拾城 朱駿）
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恐慌的人們不知道病毒將如何對待他們不知道自己的身體將發(fā)生怎樣的變化而本文就將為你揭示這一切
Round1病毒的進攻
病毒是一種寄生物它們沒有細胞結(jié)構(gòu)必須入侵人類等生物體借助生物體的細胞進行增殖
因此入侵不擇手段地入侵便是病毒唯一的目標（流感病毒在細胞內(nèi)完成增殖后，正從細胞表面出芽釋放，黃綠色為病毒，透射電鏡成像，圖片源自@NIAID）▼
它們四處游蕩尋找你身體的破綻包括以皮膚和黏膜為主的五大入侵方向首先是你的皮膚
皮膚覆蓋在我們的身體表面與外界大面積接觸然而皮膚的最外層卻是由死細胞組成的角質(zhì)層極難突破幾乎沒有病毒能從這里入侵（手掌及腳掌皮膚的表皮結(jié)構(gòu)示意，其他部位的皮膚沒有透明層，制圖@趙榜/星球研究所）
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但是當你被蚊蟲叮咬、貓狗抓咬
文身、擦傷、皮膚潰瘍以及用不潔凈的針頭注射均會令表皮防線出現(xiàn)漏洞由蚊蟲傳播的登革熱病毒、寨卡病毒以及由貓狗等動物傳播的狂犬病毒等多種病毒便會趁虛而入
所以請愛護你的皮膚切莫自毀長城（蚊蟲叮咬示意，制圖@鄭伯容/星球研究所）▼
既然皮膚無法進入那么同樣暴露在外的眼睛
便成了第二個入侵方向然而包裹眼球的眼瞼（結(jié)膜）每隔幾秒便會掃過眼球一次以其分泌物清洗眼球、清除外來微粒讓病毒很少有機會感染眼睛
但是一些受污染的環(huán)境仍有可能帶來危害例如不潔凈的游泳池或者用沾染病毒的手觸摸眼睛或者空氣懸浮物中的病毒接觸結(jié)膜本次新冠肺炎中北大第一醫(yī)院呼吸內(nèi)科主任王廣發(fā)就被懷疑通過結(jié)膜感染（這也是為什么醫(yī)護人員需要佩戴護目鏡甚至面罩的原因，下圖拍攝于湖北黃石市，攝影師@何戈）▼
接下來的第三個入侵方向泌尿生殖道
也沒有那么容易以女性陰道為例陰道上皮表層細胞不斷脫落不利于病毒附著且陰道中通常有黏液保護對人體有益的乳酸菌也會選擇在這里生活創(chuàng)造出低pH的酸性環(huán)境許多病毒對酸性環(huán)境敏感只能退避三舍（嗜酸乳桿菌，陰道菌群中的一種，圖片源自@Wikimedia commons）▼
突破陰道防線的是人類的性行為性行為時陰道上皮組織被破壞或磨損病毒便獲得了侵入內(nèi)層的機會
臭名昭著的人類免疫缺陷病毒（HIV，也稱艾滋病毒）甚至可以不待磨損直接從上皮細胞中“擠身而過”片刻歡娛之間你就中招了（HIV以人類免疫系統(tǒng)的淋巴細胞為入侵目標，）
第4個入侵方向為消化道
這里的環(huán)境對病毒而言依然“惡劣”它們先是在口腔中遭遇能殺傷很多病毒的唾液當?shù)竭_胃部又會碰到胃酸與消化酶
好不容易到達腸道膽汁又將它們殺個幾乎片甲不留而且腸道中眾多的有益菌群也增加了病毒攻城掠地的難度可謂層層設(shè)防
能在這種條件下生存下來的病毒往往得有點特殊技能可以造成腸胃炎的輪狀病毒擁有三層蛋白質(zhì)保護殼從而保護它抵消消化道“惡劣”環(huán)境的影響尤其是嬰幼兒他們的腸道菌群尚不完善免疫系統(tǒng)也還未發(fā)育成熟一旦病毒入侵腸道便極易引發(fā)腹瀉（輪狀病毒的三層蛋白質(zhì)外殼，制圖@趙榜/星球研究所）
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而尷尬的是對于成年人而言HIV也會通過消化道進入只不過是從“反方向”這個方向幾乎不會遇到阻礙因為他們選擇的是“肛交”
肛交時直腸的上皮組織很容易被撕裂HIV就這樣“破門而入”如入無人之境這正是男同性戀人群需要警惕艾滋病傳播的原因（人體直腸結(jié)構(gòu)示意，制圖@鄭伯容/星球研究所）
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說完皮膚、眼部、泌尿生殖道和消化道接下來的第5個入侵方向則是病毒們最“喜聞樂見”的一個即呼吸道
大量病毒選擇從這里入侵（呼吸道主要病毒示意，制圖@鄭伯容/星球研究所）
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以肺部為例人類的肺部擁有約3億個終末肺泡展開后總面積高達100平方米吸入的氣體就在這100平方米中充分接觸、交換被病毒入侵的機率大大增加（人體肺部結(jié)構(gòu)示意，制圖@鄭伯容/星球研究所）
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但呼吸道也并非毫不設(shè)防其表面覆蓋有纖毛還有一層黏液包裹一些病毒顆粒被黏液捕獲由纖毛推入咽喉隨即被吞咽或被咳出從而失去入侵的機會（呼吸道上皮組織結(jié)構(gòu)示意，制圖@鄭伯容/星球研究所）
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皮膚、眼部、泌尿生殖道以及消化道、呼吸道這便是病毒的5大入侵方向
了解了這些想必你也已經(jīng)明白你的身體已經(jīng)為病毒設(shè)置了重重防線只要你注意保護以及改善個人衛(wèi)生和生活習慣還是有很多機會阻止病毒的入侵
你的敵人強大、陰險、狡詐但是你知彼知己也就有了御敵之道（病毒入侵的5大方向，制圖@鄭伯容/星球研究所）▼
然而之前的你可能并沒有意識到這一點殘暴的歡愉終將引來殘暴的結(jié)局病毒還是沖進了你的體內(nèi)
是時候啟動下一個防御系統(tǒng)了即先天免疫系統(tǒng)來試試吧，禽獸們
Round2人類的反擊
先天免疫系統(tǒng)之所以稱為“先天”是因為它是人類歷經(jīng)百萬年進化后為每個人類成員配備的與生俱來的防御系統(tǒng)該系統(tǒng)主要由三支大軍構(gòu)成
當病毒進入人體受到攻擊的細胞立即發(fā)出“警報”隨后一支“警戒部隊”便登場了即
干擾素警告系統(tǒng)
干擾素是一種信號蛋白它產(chǎn)生于受感染細胞的內(nèi)部可以抑制該細胞的合成功能防止被病毒用于自我復制（下圖是被牛痘病毒感染的細胞，藍色熒光標記的圓形是宿主細胞的細胞核，而細胞核旁邊的藍色區(qū)域則是病毒進行復制、裝配的“病毒工廠”，圖片源自@VCG▼
另一方面它也會被輸送到細胞外表向周圍的細胞發(fā)出預警“你們很可能被入侵”“請隨時準備關(guān)閉合成功能”“以免被病毒利用”
與此同時第二支大軍真正的“攻擊部隊”也開始出動即吞噬細胞
顧名思義即負責“吞食”病毒等有害物質(zhì)的細胞（人體主要吞噬細胞示意，制圖@趙榜/星球研究所）▼
其中巨噬細胞是吞噬細胞家族中的大胃王它們平時處于“四處閑逛偶爾進食”的“靜養(yǎng)”狀態(tài)
但當病毒出現(xiàn)巨噬細胞便會如觸電般活躍起來大口吞食入侵者（巨噬細胞正在吞食細菌，僅作示意，掃描電鏡成像，圖片源自@NIAID）▼
如果入侵者數(shù)量過多巨噬細胞還會召喚其他吞噬細胞前來助陣中性粒細胞便是最大的一支生力軍成年人體內(nèi)的中性粒細胞總兵力可以高達200億只（病原體被中性粒細胞的胞外陷阱所捕獲，掃描電鏡成像，圖片源自@NIAID）▼
除了“預警部隊”“攻擊部隊”考慮到許多病毒表面缺少“抓手”不利于吞噬細胞吞食先天免疫系統(tǒng)又貼心地組建了第三支大軍負責補充輔助的“助攻部隊”即補體系統(tǒng)
補體系統(tǒng)的補體蛋白大量出動粘在入侵者的表面一番“修飾”后巨噬細胞、中性粒細胞對病毒狼吞虎咽得更方便了（補體的調(diào)理作用示意，制圖@趙榜/星球研究所）▼
不過也不要小瞧這些助攻手許多時候它們也會直接出手通過在病毒表面打孔
讓病毒裂解堪稱“生撕活剝”
警戒部隊、攻擊部隊、助攻部隊三支大軍緊密配合病毒們損失慘重但是此時的你也相當不爽
你的神經(jīng)系統(tǒng)開始促使體溫升高升高的體溫再次加速免疫細胞向感染區(qū)遷移這種現(xiàn)象便是發(fā)燒（黑龍江大慶市一發(fā)熱門診，攝影師@王理達）▼
為了向戰(zhàn)斗部位輸送援軍
你的血管舒張、血流加快毛細血管充血導致你的膚色發(fā)紅甚至出現(xiàn)紅斑
血管的通透性增加血管中的細胞和體液更容易向周圍組織滲透從而引發(fā)組織腫脹
如果是鼻腔腫脹
就會令你感到鼻塞鼻腔血管中的液體不斷滲出又令你鼻涕大增激戰(zhàn)中死去的細胞則會變成膿涕（流涕的癥狀在人群中十分常見，下圖為2018俄羅斯世界杯小組賽，巴西隊教練蒂特擤鼻涕被抓拍，圖片源自@VCG）
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另一些化學物質(zhì)還會刺激神經(jīng)末梢造成肌肉疼痛
紅、熱、腫、痛以上所有反應(yīng)被稱為
炎癥反應(yīng)
是你的身體對抗入侵者的體現(xiàn)
當你忍受炎癥似乎勝利在望但是道高一尺，魔高一丈病毒在斗爭中不斷提高技能與免疫系統(tǒng)對抗
包括以驚人的速度復制增殖天下武功，唯快不破流感病毒、鼻病毒在6-7個小時內(nèi)就可以在一個細胞內(nèi)復制成千上萬的個體（甲型流感病毒H1N1亞型，曾引發(fā)1918年“西班牙流感”，死亡人數(shù)超過5000萬人，圖片源自@VCG） ▼
腺病毒更是可以在一個細胞內(nèi)制造多達10萬個病毒顆粒是大多數(shù)病毒的10-100倍可謂“基建狂魔”
此時即便先天免疫系統(tǒng)已經(jīng)消滅了許多病毒但是病毒根本不在乎傷亡它們是擁有集群優(yōu)勢的狂熱分子（腺病毒，具有二十面體的外形結(jié)構(gòu)，圖片源自@VCG）▼
還有些病毒則以其人之道，還治其人之身它們找到了干擾“干擾素生產(chǎn)”的方法比如麻疹病毒、輪狀病毒（輪狀病毒，其外殼表面有大量刺突，圖片源自@VCG）▼
總之這是一場“非人”的入侵病毒的任何策略都殘忍而合理
幸運的是正當你手足無措之時數(shù)個“偵察兵”悄然來到了你身體的軍火庫一個隱藏的防御系統(tǒng)被驚醒了聽！這是適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的怒吼！
Round3決戰(zhàn)先天免疫系統(tǒng)“廣譜性”顯著其工作方法是“使用相同的武器，防御不同的病毒”雖然可以消滅大部分入侵者但是對特殊的、罕見的以及“藝高人膽大”的狠角色則顯得力不從心
適應(yīng)性免疫系統(tǒng)則改換策略“使用不同的武器，防御不同的病毒”來一個，打一個你的肉身就是這么強大（兩大免疫系統(tǒng)特點示意，制圖@鄭伯容/星球研究所） ▼
它由兩支特種部隊組成但因殺傷力太過強大稍有不慎便可能傷及自身造成組織損傷，甚至危及生命所以調(diào)用這兩支部隊必須得有憑證那么，憑證從哪里來呢？
前文提到的“偵察兵”就擔當了取得憑證的任務(wù)它們由少量巨噬細胞、樹突細胞等組成在前線戰(zhàn)場“肢解”部分入侵者后迅速撤出戰(zhàn)場并將入侵者身體的一部分送達適應(yīng)性免疫系統(tǒng)這，就是憑證（一個吞噬細胞正將病毒蛋白向多個T細胞傳遞，這個過程被稱為“抗原呈遞”，中間為吞噬細胞，圖片源自@VCG）▼
拿到憑證的第一特種部隊
T細胞
立即對入侵者的殘肢展開研究T細胞因在胸腺（Thymus）中成熟而以胸腺第一個英文字母命名在我們的身體中擁有300億個這樣的T細胞特種兵它們身懷各異的絕技針對性擊殺某種特異的病毒（T細胞攻擊受感染細胞概念圖，灰色為T細胞，圖片源自@NIAID）▼
經(jīng)過比對最能對付該病毒的那些T細胞被選中特種兵生產(chǎn)工廠隨即開動以該T細胞為原型大量生產(chǎn)新的特種兵殺傷性T細胞（cytotoxic T lymphocyte，CTL）
殺傷性T細胞出動逐個掃描感染區(qū)的細胞試圖尋找被病毒入侵的細胞并殺死它們（3個殺傷性T細胞正在“圍攻”中間的癌細胞，藍色標記的是細胞核，紅色標記的是含有殺傷性化學物質(zhì)的囊泡，如同“死亡之吻”，攻擊被病毒感染的細胞同理，圖片源自@NIAID）▼
而此時
被病毒入侵的細胞也深明大義它們在表面放出一種蛋白質(zhì)向殺傷性T細胞疾呼“向我開炮”
于是殺傷性T細胞將一種酶注入被入侵的細胞從而“毒死”后者或者幫助后者啟動“自殺程序”與細胞內(nèi)的病毒同歸于盡是為細胞凋亡（殺傷性T細胞工作原理示意，制圖@趙榜/星球研究所）▼
緊接著吞噬細胞將死亡的細胞連同病毒一起吞下干干凈凈、了無痕跡
清除了受感染的細胞但在細胞外還有大量的病毒顆粒存在這時候就需要第二特種部隊
B細胞
出場了它因在骨髓（Bone marrow）中發(fā)育成熟而以骨髓的第一個英文字母命名在我們的身體中擁有30億個B細胞特種兵同樣針對不同的病毒練就各自不同的本領(lǐng)（下圖粉色的為B細胞，掃描電鏡成像，圖片源自@VCG） ▼
當B細胞拿到憑證經(jīng)過比對最能有效消滅某種病毒的某些B細胞被選中特種兵生產(chǎn)工廠再次開動不過這次工廠克隆出的細胞不再直接奔向戰(zhàn)場而是把自己變成生產(chǎn)機器生產(chǎn)出專門針對某種病毒的蛋白質(zhì)抗體（B細胞分化為漿細胞，漿細胞開始大量產(chǎn)生抗體，即圖中Y型的小顆粒，概念圖，圖片源自@VCG） ▼
抗體可以結(jié)合到病毒表面讓病毒失去入侵細胞的能力也可以幫助補體標記病毒利于吞噬細胞的吞食甚至還可以通過胎盤進入胎兒體內(nèi)為脆弱的新生兒提供保護
可見抗體一出病毒也就基本走上了絕境（抗體大量附著在病毒表面，使其失去感染能力，概念圖，圖片源自@VCG）▼
在抗體的作用下細胞外的病毒顆粒也終于被清除現(xiàn)在
細胞內(nèi)外，海晏河清你的身體也恢復了正常
但是事情并沒有結(jié)束一些B細胞與T細胞早就未雨綢繆它們不再生產(chǎn)抗體及殺傷性T細胞而是留存下相應(yīng)的“檔案”是為記憶B細胞和記憶T細胞
有了它們當我們的身體再次遇到同樣的病毒便會立即生產(chǎn)相應(yīng)的抗體和殺傷性T細胞在你幾無察覺的感染初期便將病毒清除這也正是人們感染某些病毒后不會再次感染發(fā)病的原因（面對相同的病毒記憶B細胞可以迅速產(chǎn)生大量抗體；下圖為概念圖，上部為B細胞，下部為病毒，圖片源自@VCG）▼
至此想必你也已經(jīng)清楚皮膚等物理屏障先天免疫系統(tǒng)、適應(yīng)性免疫系統(tǒng)構(gòu)成了我們?nèi)梭w的三層防御體系再加上記憶細胞的“存檔”人體每經(jīng)歷一次病毒的進攻免疫系統(tǒng)就有可能獲得一次提升正所謂“殺不死我的，必使我更強大”
正是這樣的機制讓人類在百萬年來從絕大多數(shù)的病毒進攻中生存下來這也正是人體的強大之處（人體三層防御系統(tǒng)功能示意，制圖@鄭伯容/星球研究所） ▼
但是這樣的系統(tǒng)也存在明顯的bug即
時間
適應(yīng)性免疫系統(tǒng)雖然強大但是一般需要一周甚至更長時間才能生產(chǎn)出足夠的抗體和殺傷性T細胞大軍
這給病毒留出了可趁之機它們往往在適應(yīng)免疫系統(tǒng)還沒有啟動前便已經(jīng)完成攻擊我們體內(nèi)就沒有形成相應(yīng)的記憶細胞導致病毒可以多次感染同一個人（T細胞，適應(yīng)免疫系統(tǒng)的“特種部隊”，黃色為血小板，圖片源自@VCG） ▼
再者人類向野生動物棲息地的擴張使之前較少與人類接觸的動物與我們發(fā)生聯(lián)系
新病毒
從這些野生動物身上不斷跳躍到人類令我們的免疫系統(tǒng)應(yīng)接不睱
例如世界上已知最恐怖的病毒之一致死率超過50%的埃博拉病毒便可能是從果蝠跳躍到人類的（贊比亞卡?？▏夜珗@中的果蝠，圖片源自@VCG）▼
而廣為人知的HIV其1型病毒由黑猩猩跳躍到人類從識別至今不過數(shù)十年時間卻已經(jīng)感染了7500萬人今天全球每200個人不到就有一個人攜帶該病毒
HIV會把自己的基因整合到人類基因組中并占有人類的免疫系統(tǒng)造成該病毒的清除極為困難（非洲利比里亞黑猩猩，圖片源自@VCG）▼
更為嚴峻的是現(xiàn)有的病毒通過基因突變、重組重配也在不斷
進化
加速了病毒在物種之間的跳躍1997年人們第一次發(fā)現(xiàn)基因重配后的禽流感病毒H5N1居然感染了人類之后又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了H7N7、H9N2、H7N9等諸多亞型可見進化之繁多（2005年11月8日禽流感疫情下的一張當天的報紙，拍攝于上?；钋萁灰资袌?，攝影師@呂威）▼
2002年-2003年原本感染蝙蝠的冠狀病毒傳播給果子貍并發(fā)生突變突變后的病毒造成了嚴重的人類疫情SARS（2003年4月28日SARS疫情期間，西安公交公司給收回的錢消毒，攝影師@拾城 攝近求遠）▼
而17年后的今天這一幕居然又一次上演新冠病毒已經(jīng)造成數(shù)萬人感染是現(xiàn)代中國最嚴重的公共衛(wèi)生事件之一（2020年1月25日湖北G50高速黃石出口，防疫人員在測量進城人員體溫，攝影師@周巍）▼
我們還有什么武器與病毒對抗呢？
Round4下一場戰(zhàn)爭
從約1000年前的北宋時起為了預防天花病毒的感染中國古人將天花患者的膿液或痂接種到健康人身上是為種痘
18世紀90年代
英國醫(yī)生Edward Jenner將種痘法予以改進使用牛的天花病毒接種是為牛痘
后來的人們終于知道種痘相當于利用記憶B細胞的特性促使人體產(chǎn)生了對抗天花病毒的抗體疫苗就此誕生（兒童計劃免疫接種，拍攝于吉林洮南，攝影師@邱會寧）▼
此后我們利用記憶B細胞的特性生產(chǎn)出了針對不同病毒的更多疫苗天花病毒也成為人類有史以來
徹底消滅的第一種病毒這是人類抗擊病毒戰(zhàn)爭的里程碑
其中的關(guān)鍵就在于我們對病毒和人體免疫系統(tǒng)的
科學認知
這是人類想要在病毒戰(zhàn)爭中取得勝利所必須依賴的最強大的武器（現(xiàn)在我們有了更多技術(shù)進行疾病的診斷和治療，下圖是正在進行胸部CT檢查的醫(yī)護人員，拍攝于新疆伊犁，攝影師@賴宇寧）▼
如今我們通過了解病毒的入侵方式以及人體免疫系統(tǒng)的防御原理在病毒入侵人體的各個環(huán)節(jié)“設(shè)卡”干擾還研發(fā)出了許多抗病毒藥物
有的藥物成分可以阻止病毒進入細胞有的讓病毒無法脫去其蛋白質(zhì)外殼有的則可以干擾病毒的復制這正是我們今天對抗新冠病毒的堅實基礎(chǔ)（2月9日米-171直升機運輸抗擊疫情的藥物和各類物資，從安徽亳州出發(fā)只用2.5小時就抵達湖北黃石，攝影師@何戈）▼
但是我們也必須看到直到1901年
我們才發(fā)現(xiàn)了第一個人類病毒黃熱病毒我們對病毒世界了解還遠遠不夠我們對自身免疫系統(tǒng)的了解也遠遠不夠
路還很長也許我們無法預期人與病毒的戰(zhàn)爭多久結(jié)束但是科學研究將是整個人類必須堅持的方向也是中華民族想要走得更遠更堅實所必須堅持的方向
“登高極目方知天地之大置己蒼茫乃知寸身之微”
科學加油！人類加油！在下一波病毒來臨之前請讓我們更加強大（制圖@鄭伯容/星球研究所）▼
