随着显微镜的发明,人们确认了肉眼看不到的微生物的存在。自19世纪科赫发现致病菌以来,瘴气理论几乎销声匿迹。所谓传染病,就是来自体外的微生物在体内增殖而引起的疾病,早已尽人皆知。
但是,后来又发现了用显微镜也看不见的微生物 ——病毒。
尽管大众经常将细菌和病毒混为一谈,但它们是两类完全不同的微生物。首先,它们的大小完全不同——病毒非常小,只有细菌的1/100,所以普通的光学显微镜根本观察不到。人类首次观测到病毒,是在电子显微镜在德国问世之后。那时距离列文虎克发现“微小动物”已经过去了两百多年。
微观环境常被称为“微米世界”。微米,即毫米的1/1000。细菌的大小大多在这个尺度。
而病毒的尺寸只能用“纳米”来表示——纳米是微米的1/1000。
其次,细菌和病毒的区别不仅在于大小,在“能否自食其力”方面也有差异。只要环境适宜,细菌就能通过细胞分裂自行增殖,没有必要为了生存而寄生在其他生物身上。但病毒不行,它的结构很简单,只由核酸和包裹其外的蛋白质构成,不具备自我复制的能力。因此很多人认为病毒不是生物,不过我们一般还是将其纳入微生物学的研究领域。
病毒的繁殖方式
那么,病毒究竟是如何繁殖的呢?
实际上,病毒是将自己的DNA或RNA输送到其他生物的细胞中,通过侵占其复制系统而繁殖的。DNA和RNA是生物的设计图,而病毒可以将自己的设计图送入细胞,让细胞转而制造病毒。
站在被感染的细胞的角度来看,这就好比在制作塑
斯坦利料模型的过程中,设计图在不知不觉间被调了包,在操作者本人都没有意识到的情况下,批量生产出了完全不同的模型。
受到病毒感染的细胞会大量生产病毒,不断增多的病毒会破坏细胞扩散出去,然后再感染其他细胞,不断重复这个循环。
对人类来说,无论是细菌还是病毒都是肉眼看不到的,所以统称为“微生物”。但是对细菌来说,病毒也在威胁自己的生命。因为病毒可以侵入细菌,将其杀死。
抗菌药(抗生素)对病毒毫无效果,因为抗菌药只针对细菌起作用。
人们首次发现这种比细菌更小的微生物,是在1890年。
当时,俄国生物学家迪米特里·伊凡诺夫斯基正在研究让烟叶长出马赛克状斑点的植物疾病。他认为那好像是什么传染病,但致病原因并不明确。
令人惊讶的是,即使磨碎烟叶,滤除细菌,感染性依然存在。这个实验结果表明,可能存在比细菌小得多的感染源。
45年后的1935年,美国病毒学家温德尔·梅雷迪思·斯坦利首次证实了烟草花叶病毒的存在。因为这一前所未有的发现,斯坦利于1946年获得了诺贝尔化学奖。
传染病和疫苗
随后,能引起人类疾病的病毒被陆续发现。
一旦发现细菌、病毒等病原体,就可以研究针对性的预防、诊断以及治疗方法。各种抗病毒药物就是针对病毒发挥作用的。
但是,与抗菌药不同,能直接杀死病毒的抗病毒药物很少,大部分药物仅具有抑制病毒增殖、减轻症状的作用。例如,以达菲为代表的抗流感药会将“发烧时间缩短约1天”,并不能马上就治愈流感。
还有很多病毒感染不存在治疗药物。例如,众所周知的麻疹和风疹都是病毒传染病,但目前还没有特效抗病毒药物。一旦患上此类疾病,只能使用抑制症状的药物,等待痊愈。部分患者病情会加重,危及生命,还会留下后遗症。感冒病毒和新型冠状病毒都是如此,目前还没有抗病毒药物能够治愈这两类病毒引起的疾病。
所以,预防传染病最好的方式就是接种疫苗。迄今为止,针对各类细菌和病毒研发出的疫苗拯救了无数人的生命。
白喉杆菌、百日咳杆菌、破伤风杆菌、脊髓灰质炎病毒(以上四种混合制成联合疫苗)、流感嗜血杆菌(HIB)、肺炎球菌、结核杆菌(BCG)、乙型肝炎病毒、轮状病毒、麻疹病毒、风疹病毒、水痘-带状疱疹病毒、日本脑炎病毒、人**瘤病毒等对应的疫苗,在日本都是需要定期接种的,日本儿童可以免费接种(流行性腮腺炎、甲型肝炎、脑膜炎疫苗属自愿接种疫苗)。名字里有“菌”的是细菌疫苗,其他的都是病毒疫苗。
乙型肝炎病毒与诺贝尔奖
可以通过接种疫苗来预防的疾病被称为VPD(Vaccine Preventable Diseases,疫苗可预防疾病)。注射相应的疫苗后,那些容易致死或造成严重后遗症的传染病的发病概率会大幅下降。
乙型肝炎病毒和人**瘤病毒都是可以诱发癌症的病毒。因此,预防这两种病毒的疫苗也就具有“预防癌症”的特殊性质。
乙型肝炎病毒会引发乙型肝炎,进而诱发肝癌(也有人死于急性肝炎)。人**瘤病毒则会引起包括子宫颈癌在内的各种癌症。
但更多癌症的发病机制十分复杂,因此无法用药物预防。无论多么注意饮食,多么注重作息规律,都无法预防大肠癌、乳腺癌、前列腺癌、胰腺癌等疾病的发生。
布隆伯格
豪森
但是,如果是由感染引起的癌症,我们就可以通过预防感染来预防癌症。可以说,疫苗给我们的健康带来了极大的影响。
发现乙型肝炎病毒的美国医生巴鲁克·塞缪尔·布隆伯格于1976年获得了诺贝尔生理学或医学奖。发现人**瘤病毒的德国病毒学家哈拉尔德·楚尔·豪森于2008年获得同一奖项。
技术奇迹
令人意外的是,疫苗的诞生实际上远远早于细菌学和病毒学的兴起。在明确细菌和病毒的存在之前,疫苗就已经投入使用了。“疫苗(vaccine)”的词源是“牛”的拉丁语“vacca”。为什么是“牛”呢?因为疫苗的诞生与牛有着莫大的关系。
18世纪,天花肆虐全球。这是一种痘病毒科的病毒引起的传染病,患者全身发疹,每3人中就有1人死亡。
尽管这种疾病从公元前就被人知晓,但很长一段时间内,人们都不知道病毒的存在,也根本没有预防和治疗的方法。不过,自古便流传下来这样的经验:如果天花痊愈,那么这个人就不会再得天花。现在我们把这一现象称为“免疫”。
基于这种经验,从10世纪开始,人们开始使用“接种人痘”的预防方法。所谓接种人痘,是取天花患者的疹脓,放在正常人皮肤的伤口处,使之渗入体内,让人获取抵抗病毒的能力。虽然这种方法有一定的效果,但是接种的对象也有感染的风险,并不是一种安全的方法。
不过,在英国的农村有这样一个古老的传言:“得过牛痘的人不会得天花。”牛痘是发生在牛身上的一种传染病,如果人得了牛痘,皮肤也只会出现轻微的肿胀,并不严重。但是,人感染牛痘后,不知为何就能免于感染天花。
詹纳
英国医生爱德华·詹纳注意到了这一现象。他认为,将牛痘患者的脓液注射到人体内,或许可以预防天花。詹纳为23个人接种了牛痘(被称为种痘),并于1798年发表了研究结果。这23个人当中还包括他自己11个月大的儿子。
起初没几个人相信这种方法,詹纳甚至还被当作笑柄。但后来发现,种痘的效果非常显著。尽管当时并不知道种痘的具体原理,但这的确是世界上最早的疫苗。
天花疫苗迅速传播到了世界各地,患者急剧减少。1849年,绪方洪庵在大阪建立了除痘馆,疫苗在日本传播开来。1858年在江户建立了种痘所,它也是东京大学医学部的前身。
一个多世纪后的1980年,世界卫生组织正式宣布消灭天花。世界上再无天花患者。曾经威胁人类生存的致命疾病,从地球上彻底消失了。
人类历史上,没有哪种药物能像疫苗这样拯救如此之多的生命。医学技术进步的受益者,正是当今的我们。