虽然病毒能寄生于各种生物并且通常会对宿主造成损伤，但它们并非总能得偿所愿。即使最渺小、最原始的动植物也各自进化出了识别和对抗这些微小入侵者的方式。因此，对大多数病毒而言，每一轮感染都需要与时间赛跑——它们必须在宿主死亡或被宿主的免疫系统识别并消灭前完成繁殖。它们复制出的病毒必须感染新的宿主并无限循环这一过程，从而使物种延续。就算病毒学会了躲避免疫攻击的技巧并在宿主体内度过愉快的一生，它们最终也必须感染下一个宿主，这样才能避免与宿主同归于尽。

这种不稳定的生存方式能否成功取决于病毒能否在易感宿主之间有效传播，但因为病毒粒子是惰性的，所以在这个过程中它们只能听天由命。此外，所有脊椎动物和部分较为原始的生物在感染某一特定病毒后均不会再次被其感染，病毒在这种情况下仍能幸存的确令人难以置信。

病毒的生存依赖其强大的适应性。它们具有极高的繁殖率，能繁殖出大量后代，这就意味着它们能快速进化，以应对不断变化的环境。当传播途径被阻断时，很多病毒无疑会灭绝，但同时其他病毒也会发现新的传播途径，并抓住机会蓬勃发展。因此，假如出现了某种最适应当前气候的病毒，它就会凭借这种“适应性”迅速取代另外的病毒，从而使种群快速推陈出新。例如，我们见证了麻疹病毒毒株如何在全球范围内取代其祖先，以及各种海洋噬菌体病毒如何不断通过从宿主身上窃取的基因完善自身，从而改变整个种群。

病毒会通过我们能够想到的几乎所有途径在宿主间传播，它们会找到与其传播方式相匹配的合适入口进入人体（图7）。能在宿主体外存活一段时间的病毒可能通过空气传播并经呼吸道进入宿主体内，例如流感、麻疹和普通感冒病毒；也可能通过被污染的食物和水经口腔进入宿主体内（如诺如病毒和轮状病毒），并导致宿主种群大规模地暴发腹泻和呕吐，尤其是在卫生条件比较恶劣的地区。

图7 病毒进入人体的入口

病毒在不断进化的过程中磨炼出了成熟到令人惊叹的技能，并以此在宿主之间传播。例如，普通感冒病毒——鼻病毒在感染鼻腔上皮细胞的过程中也会刺激神经末梢，从而引发喷嚏。当喷嚏“喷发”时，大量携带病毒的黏液飞沫会剧烈喷射而出并悬浮在空气中，直到被其他宿主吸入。与此类似，轮状病毒能摧毁肠衬里细胞，从而阻止肠壁吸收**，进而引起严重的腹泻和呕吐。轮状病毒的后代随腹泻物和呕吐物被喷向环境，进而感染其他宿主。

有些高效传播的病毒以“搭便车”的方式通过昆虫从一个宿主传播至下一个宿主。正如植物病毒可通过蚜虫在刺吸植物汁液时传播，昆虫也会在叮咬某个宿主时吸入病毒，并在吸食其他宿主的血液时将病毒注入宿主体内。这类例子包括登革热病毒和黄热病毒。这两种病毒均通过雌蚊在宿主之间传播，因为雌蚊需要吸食血液促使蚊卵发育成熟（见第5章）。病毒既不能感染皮肤外部的角质层，也不能穿透多层完整的皮肤，但极其微小的擦伤也会让疣（**状瘤）病毒和唇疱疹（单纯疱疹）病毒有隙可乘。这两种常见感染均因直接接触被感染的宿主而引发。但若病毒过于脆弱，无法在宿主体外长期存活，则也可能通过密切接触（例如亲吻）由一个宿主直接传染给另一个宿主。对存在于唾液中的病毒而言，亲吻是一种非常有效的传播方式。例如EB病毒，这种病毒会导致腺热，又名“接吻病”[1]。某些病毒则利用性接触进行传播，如人类免疫缺陷病毒（HIV）和乙型肝炎病毒，特别是当其他性传播微生物（如淋球菌和梅毒螺旋体）在皮肤表面形成溃疡时，更是为病毒入侵大开方便之门。这些病毒甚至利用输血和器官移植等现代医学干预措施进行传播。它们能污染手术器械和牙科钻头，从一个宿主传染给另一个宿主。事实上，因为乙型肝炎病毒拥有非常强的传染性，微量血液即可感染他人，所以与乙型肝炎病毒感染者接触的医护人员处于一定的职业风险中。

一切生物均具备抵御病毒入侵的能力。虽然脊椎动物具有最发达的保护性免疫，人类更是达到了成熟的巅峰，但在目前的认知中，我们了解到即使最简单的生物也拥有免疫机制，其中有许多甚至与脊椎动物的迥然不同。尽管我们对这些机制的作用范围和具体细节认识尚浅，但是新的信息正在不断涌现。过去，人们认为只有脊椎动物才具有免疫记忆，但对反复接触相同病原体的宿主的研究发现，部分原始无脊椎动物在初次感染后也会获得一定保护，以免再次被感染。这说明低等生命形式存在一些基本的回忆应答。

最近科学家还发现了一种通过RNA干扰使基因沉默的保护机制。人们最早在植物中发现了这种机制，但它也存在于昆虫和其他动物物种中。干扰RNA指普遍存在于大多数物种（包括人类）的细胞内的短RNA分子，它们在细胞内与信使RNA相结合，阻止这些信使RNA被翻译成蛋白质，从而控制蛋白质生产。当病毒感染某个细胞并占用其蛋白质生产过程时，干扰RNA分子也会与病毒的信使RNA结合并抑制其翻译成蛋白质，从而在新病毒组装完成前中止感染。最近，有人从古细菌和细菌中新发现了一种与RNA干扰相似的免疫机制，它能帮助古细菌和细菌抵抗噬菌体的攻击。这种机制将来自入侵噬菌体的短基因片段整合至宿主基因组，这些基因片段编码的RNA能与入侵者的蛋白质特异性结合，并阻止继续生产蛋白质，从而在装配新病毒前中止感染。

显然，人类和微生物之间的战争自人类进化伊始就已启动，此后从未停止。微生物在这个过程中不断进化出新的攻击手段，而作为对微生物进攻的“报复”，我们的免疫系统也在这场不断升级的“军备竞赛”中持续筑牢“防御工事”。因为复制病毒所需的时间远远小于人类世代交替的时间，所以，进化出对新型人类病毒的遗传抵抗性的过程痛苦而缓慢，这还会不断筛选具有优势的病毒。

最近的研究发现了一个关于遗传抗性的例子，它揭示了有些人对艾滋病病毒表现出明显抗性的原因。研究证明，这与一种名为趋化因子受体5的免疫应答基因有关。这种基因会编码一种艾滋病病毒感染所必需的蛋白质。在高加索人种里，约10%的人缺失这种基因，因此他们对艾滋病病毒感染具有抵抗力。因为人类感染免疫缺陷病毒的历史太短，还未能产生可遗传变异的效果，所以这种基因在该人类种群中的缺失水平如此之高的原因依然成谜。科学家们认为，缺失趋化因子受体5的人群必定曾因此免受某种致命微生物的侵害，从而具有了一定的选择性优势。因为鼠疫和天花是过去2000多年来的“主要杀手”，所以鼠疫杆菌和天花病毒的嫌疑最大。

人体免疫系统是一台可怕的战斗机器，它采用两套运行模式，即无针对性但反应极快的模式以及高度针对性但反应较慢的杀伤力模式（在这种模式下，免疫系统会记住攻击者，以防攻击者再次突**体的防御体系）。病毒通常会感染呼吸道、肠道、泌尿生殖道、深层皮肤和眼睛表面的细胞，从而侵入人体，然后开始传播并感染内脏器官。在入口处，被感染的细胞会发出化学信号，这种化学信号被称为细胞因子，其中最重要的早期信号是干扰素，它使周围的细胞能抵抗感染，同时为免疫系统拉响入侵警报，并将免疫细胞吸引至被感染部位，从而激发免疫应答。名为多形核白细胞和巨噬细胞的变形虫样细胞将率先到达感染部位并吞噬病毒和病毒感染的细胞，同时它们会分泌出更多的细胞因子，从而吸引淋巴细胞小分队支援它们。淋巴细胞是人体免疫应答的重要组成部分。对于前来支援的淋巴细胞，通常会根据引起的免疫应答类型，划分为B淋巴细胞和T淋巴细胞（或称B细胞和T细胞）。

作为储备了数百万B淋巴细胞和T淋巴细胞的要塞，淋巴结肩负着保护身体每个部位的责任。例如，扁桃体和腺样体战略性地位于呼吸道和消化道的入口处，而位于腹股沟、腋窝和颈部的淋巴结则分别用于保护腿部、手臂和头部。巨噬细胞先将病毒切碎，后从感染部位进入局部淋巴结，并向其中的B淋巴细胞和T淋巴细胞展示切碎的病毒蛋白，从而形成特异性免疫应答。

每个B淋巴细胞和T淋巴细胞均携带独特的受体，这些受体只能识别名为抗原的特定蛋白质的小片段。为尽可能识别所有微生物抗原，大约有2×1012个B淋巴细胞和T淋巴细胞随着血液循环在人体内流动，骨髓这一“造血细胞工厂”也在源源不断地补充新的淋巴细胞。淋巴细胞平时聚集在淋巴结中，当巨噬细胞携带的抗原与淋巴细胞表面的独特受体相匹配时，它们才会被巨噬细胞唤醒，然后快速分裂，从而克隆出具有相同受体的细胞。以上行动通常在初次感染后一周左右就准备就绪。

T淋巴细胞是人体抵御病毒入侵时最重要的防御者。T细胞主要分为两种，即以在表面携带CD4分子为特征的辅助性T细胞和以携带CD8分子为特征的杀伤性T细胞（或细胞毒性T细胞）。CD4+T细胞和CD8+T细胞均通过产生有毒化学物质来破坏细胞膜，从而杀死受病毒感染的细胞。CD4+T细胞还能分泌细胞因子，促使CD8+T细胞和B淋巴细胞正常发育、成熟和发挥免疫功能。

一旦被相应的特异性抗原激活，B淋巴细胞就会开始生产抗体。抗体是一种存在于血液循环的可溶性分子，它们既能深入组织，也能抵达表层，如肠壁。抗体将与病毒或病毒感染的细胞结合，从而阻止入侵者进一步传播。在某些情况下，因为抗体实际上是通过阻断病毒赖以进入细胞的细胞受体，来防止病毒感染细胞，所以在预防再次感染方面有着重要作用。

下文将通过T细胞和B细胞的罕见突变说明它们在控制病毒感染中的重要性。如果婴儿先天具有T细胞过快消除的突变，直到接受骨髓移植来矫正这一缺陷前，他们都只能生活在无菌环境中，否则很快就会死于病毒感染。假如婴儿携带的突变会阻止B细胞发育，虽然他们能较好地抵御病毒感染，但会持续遭受严重的细菌和真菌感染。但他们在诞生之初的数月中通常能（如同健康婴儿一样）受到来自母亲血液的抗体的保护，从而免受感染。这些抗体在妊娠晚期会通过胎盘进入胎儿体内，同时也存在于母乳中。

针对微生物的免疫应答是一项复杂但需要保持微妙平衡的操作。细胞对入侵者的抵抗行动会被调节性T细胞抵消，从而维持这种平衡。调节性T细胞会分泌细胞因子来抑制T细胞的杀伤机制并阻止T细胞分裂。参与战斗的细胞会在微生物被击败时死亡，从而停止免疫应答，只留下作为“骨干成员”的记忆T细胞和B细胞。当再次遇见这种微生物时，记忆T细胞和B细胞就能迅速做出反应。

T细胞处于活动高峰期时可产生强烈且伤害身体的免疫应答。事实上，我们在罹患急性流感时的一系列典型非特异性症状（如发热、头痛、腺体肿大疼痛和全身疲劳）通常并非由入侵的微生物引起，而是免疫细胞分泌的细胞因子的杰作。这类免疫诱导反应偶尔会导致内脏器官严重受损，由此产生了研究此类病理损伤的免疫病理学。这方面的例子包括患者因感染肝炎而使肝脏受损，以及腺热患者因感染EB病毒而产生强烈的疲乏感。病毒蛋白特异性T细胞或抗体可能会偶然识别类似的宿主蛋白，或与类似的宿主蛋白发生交叉反应。这可能损伤或杀灭表达该蛋白的细胞。这种自体免疫过程可能导致多种疾病，如糖尿病（在胰腺中分泌胰岛素的β细胞被摧毁）和多发性硬化（中枢神经系统的细胞被破坏）。

部分病毒已经学会了如何与免疫细胞“捉迷藏”，以免受到后者的猛烈攻击，从而长期驻留在宿主体内，甚至伴随终生。病毒会采用多样且独创性的策略，包括规避免疫识别或阻碍免疫应答。第6章对此进行了详细讨论，但在这里，我们可以说免疫级联反应的每一步（从最初释放干扰素到杀伤性T细胞发动攻击，再到调节性T细胞发挥镇静作用）几乎都能被某种病毒修改，以提高病毒的生存率。

例如，艾滋病病毒有数种逃避免疫的手段，包括将其前病毒整合至宿主细胞基因组并伪装成一段宿主DNA。但在这种状态下，病毒在复制过程中仍有可能遭到免疫攻击。

为避免受到攻击，艾滋病病毒通过迅速变异来改变其表面蛋白质的组成，以免被特异性T细胞和抗体识别出来。此外，艾滋病病毒能感染并破坏CD4+T细胞，使其无法驱动对该病毒的免疫应答。因此，随着感染的病程发展以及宿主免疫力的削弱，病毒将与其他不再受到免疫控制的“伺机而动”的微生物一同在体内肆无忌惮地繁殖。

大部分病毒能诱导宿主产生坚实的免疫。因此，一旦宿主从感染中康复，就能抵御来自相同病毒的再次攻击。由被杀死或减毒的部分或完整病毒构成的疫苗，可以用于模仿免疫力自然形成的过程。接种疫苗后，免疫系统会像对待自然感染一样做出应答，从而防止再次受到攻击。第9章介绍了各种疫苗研制的方法，并描述了预防毁灭性的病毒性疾病，甚至根除病原性病毒的方法。

[1]　即传染性单核细胞增多症。