第71个深度思考 | 「病毒感染原理」了解下！

文 | 程驿（ID：daozhangsiwei）

我是从8天前开始查阅「病毒和疫情」的资料，每天会查阅整理5、6个小时，直到今天才基本整理出框架。

没有确凿论据，不敢下笔给大家添乱。

这次病毒弄得人心惶惶，大家还不确定它未来会有多大影响，希望大家掌握更多认知。

但毕竟靠此前更多“宣情绪、蹭流量、讲故事”等碎片文章（甚至是谣言），是很难建立认知框架的。

今天讲述病毒互动的完整四部曲：诞生→侵入→复制→杀伤性

每个部分剖析到本质，其中70%的信息，你可能并不知道。

01 诞生

首先，我们在纸上画出两根梯子，叫绳梯更合适一些，直升飞机上经常会用。

然后我们把其中一根绳梯从中间剪开。

接下来把“完整绳梯”和“一半绳梯”像扭麻花一样，分别扭转

你就分别得出图中这样的东西，左边叫DNA，右边叫RNA。

两个东西都可以遗传和复制信息。

为什么你妈把你生下来，会长得像你爸？就是因为DNA复制了你爸的信息。

由于DNA是双链，复制信息比较稳定，更像复印机复印的一样；RNA不稳定，就像手抄课文，信息常常抄错。

这次主角是「新型冠状病毒」（2019-nCoV），它是RNA单链的。

所以我们把DNA这份暂时扔掉，然后用一个球形蛋壳（其实是蛋白质外壳）套在RNA（扭曲的一半绳梯）外面。

并且画上很多竖起的喇叭在外面，这很像豌豆射手，但科学家把它叫做冠状（刺突Spike）[1]。

OK，这就是一个完整的冠状病毒。

所以你知道了，这次冠状病毒的核心有三个部分：

·“扭曲的绳梯”——RNA （用于复制信息）

·“球形蛋壳”——蛋白质外壳（提供一些营养和保护）

·“冠状部分”——刺突（具体作用待会说）

02 入侵

病毒画好了，它就要开始活动了。

假设这时候有个老人打了喷嚏，病毒被一个小孩吸入了气管，进入肺中。

病毒会干嘛？

它会拼命寻找人体细胞，比如肺细胞，然后费尽心思钻进去。

相比肺细胞，病毒的体积小太多太多。

这就好比特洛伊战争时，木马攻城。你可以想象病毒=木马，细胞=特洛伊城。

接下来，我们就分别称呼“病毒木马”和“细胞城市”。

那么为什么病毒要攻城呢？

请先记住它的唯一目的——复制（Copying）。

一条病毒RNA单链，在进攻细胞后，往往可以复制出几百万条，疯狂增加自己数量。

它用什么方式攻城呢？

对，就和“特洛伊木马计”一模一样——欺骗。但一共欺骗了细胞三次。

第一次欺骗-开锁进城

肺细胞有细胞膜，好比城墙，这个守护是非常严密的。

城墙只有一些小洞，允许水分子或其它营养分子渗入进来。

但像“病毒木马”这么大个东西想进入“细胞城市”，怎么办？

用钥匙开锁。

刚刚我们留下的悬念——为什么病毒是冠状的？

“冠状”（刺突）就是钥匙。

那“锁”是什么呢？“锁”就是“细胞城市”表面一些较「受体」的东西。

此次感染肺细胞的受体——血管紧张转化酶2（Angiotensin Converting enzyme 2）[2]

如果能量物质来，把刺突插入受体，“细胞城市”就开门；如果刺突不匹配（没钥匙），细胞就不开门，让这个物质滚蛋。

病毒经过几亿年进化，完完整整配了很多把假钥匙，可以堂而皇之插入钥匙孔。

细胞城门大开，病毒会被整个拖进城里（这和木马被拖进特洛伊一模一样）。

第二次欺骗-打开木马

一旦识别有外界物质进入，“细胞城市”还有一层防护——喷药杀毒。

喷的这个药，叫溶酶体[3]。很多感冒病毒进入细胞，就会被溶酶体杀掉。

不过冠状病毒可是老油条了，为什么它事先要找个球形外壳躲起来，就是为了应付这一步。

溶酶体杀毒，刚好帮助病毒把蛋白质外壳给溶掉。

这就好比特洛伊城的守护者，完全帮倒忙，帮助木马里的敌人钻了出来。

这时病毒的RNA单链赤裸裸暴露在“细胞城市”中。

第三次欺骗-夹道欢迎

病毒RNA的目的是走到细胞国王（细胞核）那里，但对于弱小的RNA来说，从城门走到国王那里，实在是太远了。

不过细胞国王却有一群小兵，如果识别是能量物质。国王就会派出小兵，前去迎接，用最快速度乘坐轨道把对方运送到细胞核中（详见视频）。

这些小兵，就叫马达蛋白[4]。

最终，病毒木马挖空心思：

·制造假钥匙（冠状）

·利用溶酶体毁掉木马（蛋白质外膜）

·欺骗马达代蛋白运送自己，走到目的地——细胞核那里。

到了这里，它要干嘛呢？是要杀死“细胞国王”篡位吗？

03 复制

病毒煞费苦心来到了（细胞国王）那里，会干点啥坏事呢？

重复刚刚说到的——复制（Copying）。病毒煞费苦心来到了（细胞国王）那里，会干点啥坏事呢？

原来，“细胞国王”有很多台无与伦比的复印机（核糖体）[5]，一天能复制几百万份拷贝，性能秒杀人类所有复印机。

病毒跑过去，也并不是为了占领城市或杀死国王，而是为了用这台复印机复制自己——和「核糖体」结合，生成更多RNA单链，合成RNA复制酶并生成蛋白质外壳，形成更多新冠状病毒颗粒。

因为病毒严格意义上来说不是「生命」。

它不像「细菌」一样，有自己的细胞核和细胞。病毒只能靠别人的细胞，完成自我复制。

而复制分为两个阶段：

一、潜伏

一开始，细胞复制自己的DNA，病毒借一下复印机复制自己的RNA，大家相安无事。

这段时期，就叫「潜伏期」。

专家发布冠状病毒的潜伏期预估是14天内（按实际感染平均潜伏期是5.2天，和SARS基本差不多）

而史上堪称最成功的病毒，ADIS艾滋病毒，可以潜伏近10年，甚至20年之久。

那么，有木有可能，病毒就一直复制，永远与细胞和谐相处呢？

完全有可能，很多病毒来到宿主细胞体内，就忘记自己干嘛来的了。就像间谍被策反了一样，成为了无公害的永久居民。

二、引起免疫反应并传播

到此为止，你还不觉得病毒有多坏——它不就是为了复制自己，耍了些欺骗手段吗？

可怕的过程来了：

这次冠状病毒非常凶猛。它不断复制，终有一天，挤破细胞城市，这个肺细胞就被感染死掉了[6]。

病毒和它的上百万Copy大军，就会从溃烂的“城墙”中跑出来，进而疯狂感染另外的细胞。

这可不行啊，于是肺细胞在临死前幡然醒悟，呼叫细胞中的老大——免疫细胞出来厮杀。

大量白细胞大军驾到，它们的战斗值超10000。这时：

1、你的身体会发热，血液流速加快，大量水份会涌入肺部形成体液，为了运输更多白细胞和病毒厮杀。

2、体液还负责把战死的白细胞和细菌送出体外。对，这就是恶心的口痰和鼻涕。

3、飞沫、口痰、鼻涕又感染下一个人。

怎么样，是不是很神奇？

病毒、肺细胞，免疫白细胞，其中的关系简直像被设计出来一样。

99.9%的病毒原本是和人类动物和谐相处的——病毒借细胞核复印机搞点复制，人和动物得点小感冒，让免疫系统活动活动。

但为什么，此次新冠病毒会如此厉害？

04 杀伤性

这次新冠病毒让人闻风丧胆，主要是两个方面：

·毒性（大致用致死率）

·传染性（病毒传播效率）

分别来看看：

1、什么叫毒性？

根据刚刚所说的「感染过程」，新冠病毒的「毒性」主要体现三个方面：

·感染肺细胞，让肺细胞死亡

·免疫系统启动，肺部涌入大量水份，造成呼吸困难甚至窒息

·由于病毒高度伪装，白细胞无法识别敌我，只能无差别攻击。肺细胞也会受白细胞大量摧毁

所以2003年的SARS由于毒性太强，导致免疫力更强的青壮年更容易死亡。

当时很多医生不得不采用“激素治疗”，适当控制免疫反应。这造成了很多病人股骨头坏死，留下后遗症。

还好新冠病毒的毒性要温和很多，

截止到2月1日24:00，大致死亡率在2.11%（确诊14380人，死亡304人，不过这个计算方法太过简单粗暴，实际数据要等进一步统计）。

而且此次死亡人数很多比例是上了年纪，有些原本就有其它病症的人。即便是流感，也会夺去很多人生命。

所以实际死亡率，远比SARS（9.8%）和MERS（35%）低很多。

2、为什么传染性很强？

关于病毒的传播力，有基本传染数（R0）这个指标来衡量。

是指在没有外力干预下，一个感染者平均而言能够传染给几个人。

如果R0小于1，则意味这个疾病会自我消亡。而大于1，则意味会呈指数级增长。

关于新冠病毒肺炎，R0值很难估算。

世界卫生组织在1月23日给出过一个粗糙的估计在1.4-2.5之间[7]。不过从目前实际数据来看，不止这个数值。

国外专家预估在3.7左右，暂时也是超过SARS（2-5），堪称恐怖了。

通过毒性和传染性两个维度[8]，我们可以得到四个象限：

a、温和级（低毒性-低传染性）

很多无公害病毒。比如噬菌体，反而可以杀灭细菌。能够和宿主实现共生。

b、指数级（低毒性-高传染性）

大多数流感病毒、腺病毒、HIV等。潜伏期很长，能够造成大规模传播，但不会很快致宿主死亡，且部分能得到药物控制。

c、恐怖级（高毒性-低传染性）

SARS、MERS，还有大名鼎鼎的埃博拉病毒，一旦感染，会迅速攻击人体除骨骼外每一处组织，让人口吐鲜血而亡，场面非常恐怖。

但由于很快把宿主杀死，宿主还没来得及感染下一个人，病毒也随之死掉。所以埃博拉病毒至今也没有引起大规模传染[9]。

d、毁灭级（高毒性-高传染性）

西班牙大流感、霍乱、天花等臭名昭著的病毒。

其中西班牙大流感致死2000-5000万人，所到之处寸草不生。

从病毒自身生存视角来看，b类（指数级）和d类（毁灭级）才是它们所期待的。

所以像SARS，和MERS的病毒这种（致死率高，传播率低）的病毒，从某种意义来说只是一个初级版本，还不太适应人体[10]。

这些病毒原本和人类世界井水不犯河水，只是那些捕猎和吃野生动物的人，侵犯到了远古病毒世界，才导致危机。

所以这次的主角——「新型冠状病毒」（2019-nCoV），某种意义来上比SARS和MERS更先进，致死率较低，传播率更高。

05 最后的话

病毒的最好预防措施就是隔离！不要迷信各种药！

昨天，全国惊现双黄连口服液可以抗冠状病毒这个信息，明显就是测智商的。

事实上，包括埃博拉病毒，SARS病毒，到现在都还没有出特效药。

而且对于大多数病毒，人类迄今为止更多也不是用药物治疗，本质就是因为「病毒」更多是寄生在细胞中，药物难以识别[11]。

为什么对于这次冠状病毒重症患者，是采用生命支持系统，也就是只能维持你的生命，调节免疫系统，让免疫系统帮你战胜病毒。

本篇文章本涉及有视频，更多请查看公众号：道长的思维铺子（daozhangsiwei）

[1]《病原生物学》第二版·第一节病毒的生物学特性

[2] https://www.docin.com/p-1526445595.html&dpage=1&key=肺部疾病怎么治

[3] https://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CJFQ&dbname=CJFDAUTO&filename=AHZY202001017&v=MDYyMTkxRnJDVVI3cWZaZVp0RnlqbVZydlBKQ1hSZDdHNEhOSE1ybzlFWTRSOGVYMUx1eFlTN0RoMVQzcVRyV00=

[4]《美丽的化学结构》注释

[5]此处看的网络科普视频https://v.qq.com/x/page/y0311rtzdsl.html，对于其详细原理，期待各位网友给出准确论文或书籍论证

[6]《病原生物学》第二十二章·第三节 冠状病毒

[7]https://www.who.int/news-room/detail/23-01-2020-statement-on-the-meeting-of-the-international-health-regulations-(2005)-emergency-committee-regarding-the-outbreak-of-novel-coronavirus-(2019-ncov)

[8]《流行病学·第二卷》（第3版）作者曹务春

[9]《血疫：埃博拉的故事》理查德·普雷斯顿

[10]Zhou P et al. Discovery of a novel coronavirus associated with the recent pneumonia outbreak in humans and its potential bat origin. bioRxiv. 2020. DOI: 10.1101/2020.01.22.914952

[11]http://news.ifeng.com/mainland/special/h7n9/content-3/detail_2013_04/13/24174901_0.shtml

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