天花小史系列之初识天花病毒Word下载.docx

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——来自新浪新闻

天花病毒

天花是第一种，也是唯一一种被人类消灭的烈性传染病。

“不论从哪方面来说，全球范围内扑灭天花都应该算是一项惊人的成就。

”——支撑这句分量十足的评语的，是真实发生的事迹——那是人类与天花抗争的史诗般的历程。

1980年，世界卫生组织宣布天花病毒灭绝，之后，天花疫苗的强制接种在全世界范围内停止。

现在地球上生活的人们半数以上没见过天花病，这不仅仅是天花疫苗发明人琴纳（Edward

Jenner，1749、5－1823、1）个人的成就，更是科学的胜利，是人类搁置争议通力合作所创造的伟业。

病毒、免疫、天花病毒和牛痘疫苗

随着科学对某些疾病认识的逐渐加深，人们开始了解到“传染”的含义，“病毒”一词最早的意思是“传染的媒介”，分离和辨明这个媒介到底为何物成为叩开“病毒学”殿堂的敲门砖。

到19世纪下半叶，随着对科学的信心一再被其取得的成果所强化，越来越多的研究者投身此项研究，完善实验技术和积累实验数据，

一步步揭开了蒙在病毒之上的神秘面纱。

一开始，研究者用细纹滤纸和无釉陶片来过滤传染病人的体液，将体液分成两部分：

被滤出部分的“活动物”在当时已经能用显微镜可见；

滤过物中的媒介质则不可见。

到19世纪末，实验室研究习惯将“病毒”这个概念局限在“滤过性媒介物”，这样无意中产生了一个实际效果，把病毒与大部分细菌区分开了。

1898年，马丁努斯.贝耶林克（MartinusWillem

Beijerinck，1851、3－1931、1）观察造成烟草植株花叶病的致病介质，发现患病植株液体经无釉陶片滤过后，滤过物仍然具有感染性。

而且通过实验观察，这种活跃的感染介质不是可溶性有毒物质，因为将其注入到健康植株，这种感染介质居然会“生长”使其数量增加。

更令人吃惊的是这种介质只在植株组织生长时才增生。

贝耶林克由此推断：

“只有当此介质溶入了活细胞的细胞质，也就是说，被动地卷入了细胞的增生过程”，它才能进行增殖。

后来的科学家证明，这种只能依赖宿主的再生机能进行自我繁殖的特质，正是病毒所具有的代表性质。

病毒的DNA（有些是类似RNA的物质）中虽然含有遗传信息，但病毒缺少某些酶来复制遗传物质或因缺少某些酶来利用遗传信息合成蛋白质。

正因如此，病毒算不算活着的生物都存在争论。

由于病毒只有凭借宿主的再生机制才能进行自我繁殖，“找到宿主”就成了它最为迫切的任务。

其他生物都可以作为病毒的宿主，如细菌、真菌、蓝绿藻、植物、无脊椎动物，以及包括人类在内的脊椎动物。

导致天花病和牛痘的病毒属于一类，称为“痘类病毒”，顾名思义，这类病毒能造成皮肤表面的出痘症状。

痘类病毒的宿主都是哺乳动物，只是在选择方面比较挑剔，例如自然状态下，天花病毒只攻击人类，而牛痘病毒可以在很多种类的动物身上存活、增生、跨物种传染。

鼠类可能是牛痘病毒的天然宿主，它可以在人类、猫、鼠、大象、犀牛……之间传播。

猴痘则可以在人、猿、猴甚至牧羊犬、食蚁兽等之间传播。

有一点需要注意的是，水痘病毒不属于痘类病毒，它是引起感冒疮的疱疹病毒的近亲，不会感染禽类动物。

痘类病毒是所有病毒中体型最大的一族。

1886年,科学家在光学显微镜下开始看到它时，甚至错把它当做了细菌孢子。

相对于其他病毒来说，它们的基因组数量庞大，含两股DNA物质。

痘类病毒结构中含有多种分工明确的蛋白质:

除了构成自身结构的蛋白质外，还有病毒增生和感染宿主所必需的酶，它能帮助病毒表层与宿主细胞融合在一起，还有一些能瓦解宿主防御系统的蛋白质。

细胞的防御机制中有一种叫“干扰素”的蛋白质，它通过复杂的生化反应来干扰病毒繁殖。

痘类病毒至少有四种蛋白质能成功地以多种方式阻断细胞的干扰作用。

长期进化使痘类病毒武器库中储备了许多精良的武器来对付阻碍它感染宿主和繁殖的敌人。

不过，它们并非无懈可击，痘类病毒也存在某些弱点，其中之一就是它不像流感病毒那样能改变自己的形态。

流感病毒的这个特性使得对上一次流感产生了免疫力的人们不能有效抵抗下一次流感。

痘类病毒之间存在着某种亲缘关系，这使得各个种类的痘类病毒之间有多种相同的蛋白质，所以由某种痘类病毒引发的人体防御机制对其它种类的痘类病毒产生的“排异反应”，就起到了免疫的效果。

排异反应是靠血液和淋巴腺中的白细胞来发挥作用，例如识别异体分子、反馈特殊应答等。

排斥反应有两种：

一种名为B细胞，这种细胞最初是在多喙鸟的翅囊器官中发现的，后来又在哺乳动物的骨髓中被找到。

它的抗体是一种可溶性蛋白，能随着血液循环系统到达全身。

它能有效识别异体分子，并与之结合成一种复杂有机结构，形成某种复杂的分子。

这种复杂的分子紧接着会被一群称为“补体”的蛋白质攻击。

当异体分子第一次侵入人体时，只有很少一部分B细胞能识别它们。

一旦做出识别，B细胞就会根据“记忆”反复分裂，制造出大批同类细胞，它会一直留在人体内，因此如果相同的异体分子第二次侵入人体，那么人体将会更加猛烈地做出排异反应。

但B细胞比较擅长攻击细菌而非病毒，主要原因是因为病毒大部分时间都生存在宿主的细胞中，不会进入内循环系统，与B细胞很少相遇。

尽管如此，B细胞还是能在病毒进入宿主细胞前，即有繁殖能力前对其发动攻击。

在病毒进入宿主细胞后，能对其进行识别和攻击的是一种“杀伤性T细胞”。

这种T细胞能靠自身安置在细胞膜上的“传感器”察觉到感染了病毒的“不正常”细胞，并用两种不同的方式将被感染细胞杀灭。

第一种方式是，T细胞能释放出一种叫“打孔素”的蛋白质，将“病”细胞的细胞膜击穿；

第二种方式是，T细胞能按下受病毒感染细胞的“自毁按钮”使之自杀，称为“凋亡机制”。

凋亡机制能在不放出病毒情况下使“染病”细胞迅速萎缩，最后被巨噬细胞吞下，将“病”细胞与病毒一起杀灭。

与B细胞相同，T细胞也可以产生“记忆细胞”，所以，当第二次碰到同样的异体分子时能更快速猛烈地做出攻击反应。

天花疫苗就是用其他痘类病毒唤醒人体免疫机能，使之保存记忆，以便当天花病毒进入人体时能尽快识别、及早攻击。

植入天花疫苗——牛痘法的发明者爱德华.琴纳就证明了人类在牛痘与天花病毒之间，可以实现这种跨病毒的保护机制。

这些同系异类病毒之间的关系涉及到两个未解之谜。

第一个未解之谜：

天花病毒是如何进化而来的？

天花病毒只能感染人类，不存在其他动物宿主，而且宿主个体感染持续时间也就是几周，要么被感染者死亡，要么康复而产生终身免疫能力，因此天花病毒只能在大型人类群落结构中传续。

有一种假设是天花病毒以前有其他已经灭绝动物宿主，否则，在一万年前人类进入农耕社会之前，都是彼此相对隔绝的采集、狩猎的小规模部落，天花病毒不可能存活下来。

从出土的埃及木乃伊上得到的证据来看，如果埃及法老拉美西斯V确实是感染了天花，那么最晚在距今3000年前就已经出现天花病毒。

这个假说还存在一种可能性：

早期存在一种病毒，这种病毒对人的感染期更长，而且人在痊愈后不会对它产生长久免疫。

后来这种病毒变异成现在的天花病毒。

如果能在现有的小型采集、狩猎部落中找到这个“天花病毒的前身”，这个猜测才具有说服力。

另一种可能是：

以前存在某种既能攻击人类又能攻击其他动物的痘类病毒，后来突变成仅仅攻击人类的种类，在已知的痘类病毒中可能性最大的是猴痘和牛痘病毒。

很多研究者曾猜测天花病毒是由猴痘病毒变异而来。

因为人在感染这两种病毒后的症状很相似。

但经过对非洲扎伊尔（民主刚果）热带雨林中生活的小型人类族群的考察发现，猴痘很难实现“人-人间传播”。

除非有人不断从其他动物宿主处感染猴痘病毒，否则猴痘病毒很难在小型人类群落中存活下去。

长久以来，人们误以为非洲撒哈拉沙漠阻挡了猴痘病毒向北扩散到尼罗河流域。

然而，人们从考古和古人类岩画发现，距今1万到四千年前，撒哈拉沙漠地区存在着大草原，人和动物的种类、数量都很可观。

到了现代，科学家对天花病毒和猴痘病毒的DNA序列进行了比对，发现此前认为的在过去一万年内“天花病毒由猴痘病毒变异而来”说法站不住脚，在所有痘类病毒基因谱系中，天花病毒与猴痘病毒差别最大。

关于天花病毒的起源还有一种猜测，源自于一个古老的阿拉伯传说，认为人类天花来自于骆驼。

研究表明驼痘病毒的基因组与天花病毒最为接近，说明两者可能是由同一祖先进化而来的。

尽管驼痘不感染人类，天花也不会攻击骆驼，但1975年英国和伊朗科学家合作的一项研究发现：

在为骆驼注射天花病毒后，骆驼虽然只产生了轻微的局部反应，却获得了对驼痘的免疫力。

对人类注射驼痘病毒，测试能否对天花病毒起到免疫作用的实验却由于实验伦理限制而不能进行。

早期的牛痘接种师为人类接种的都是“牛痘浓浆”。

根据记载，琴纳做的第一例牛痘接种取自挤奶女工莎拉.尼莫斯，感染她的奶牛叫“花簇”，这个“功牛”的画像和它的角至今还挂在位于伯克利的琴纳纪念馆里。

人们自然认为后来给受种者广泛接种的是牛痘病毒，为了不刺激不明真相的群众而改名“牛痘疫苗”。

其实，这个过程要复杂曲折得多。

1939年，伦敦医生、生物学家艾伦.东尼观察表明，当时大量生产的三种株系的“牛痘疫苗”已经与牛痘病毒的生物性状大大不同了。

到了现代，通过研究牛痘病毒、牛痘疫苗病毒和天花病毒的DNA，发现三种病毒虽然都是痘类病毒，但DNA区别太大，很难把他们联系在一个相关事件单链中，这自然就产生了一个巨大的问号，也是第二个未解之谜：

牛痘疫苗病毒的祖先到底是什么？

答案很无奈“没人知道它到底是何方神圣！

从1796年琴纳开始接种实验到十九世纪三十年代东尼进行观察、实验，那些制造天花疫苗的人们不知不觉间已经用另一种同样作用的痘类病毒代替了原来的牛痘病毒，其中细节已无从追考，就像流言蜚语在流传中将原来的事件与真像替代得面目全非。

奶牛不是天花疫苗的唯一来源，广受关注也更安全的安卡拉疫苗的改良株系的祖先是上世纪从土耳其的一匹马身上提取的。

琴纳、英国约克郡的约翰.劳依、意大利的路易斯.萨科都曾直接或间接从马匹身上提取过疫苗，琴纳还将马痘提取物提供给了英国国家免疫接种中心，因此牛痘疫苗的真正来源可能是马痘。

但马痘似乎已经绝迹，我们无法重新获取，以便与牛痘疫苗病毒的DNA加以比对。

琴纳当时并不知道牛痘病毒与天花病毒亲缘相隔甚远，他把牛痘疫苗称之为“提纯的天花病毒”；

把接种疫苗后的轻微不适叫做“牛天花症”。

那时候人们还认为天花可以在人和牛之间互相传播，只是在传递过程中致病性梯级减弱，免疫学家将这种现象称为“传递过程中的弱化”。

为了找到牛痘病毒的起源，从1801年古兹堡加斯纳尔实验开始，一直到十九世纪六十年代，科学家做了很多实验与研究，但仍然没有定论。

不过，几乎可以肯定地知道，牛痘疫苗病毒不是从天花病毒转化来的，传递转化论现在已经销声匿迹了。

还有一种没有证据支持的假说认为，牛痘疫苗病毒是天花病毒和牛痘病毒的杂合体，是在宿主被感染细胞中互换DNA片段实现的。

人们还试图用“追踪亲缘谱系”来找到牛痘疫苗的源头，查明上世纪人们用来扑灭天花的各种著名牛痘疫苗株系身世。

例如，在扑灭天花行动中起到至关重要作用的李斯特株系疫苗，通常被认为是来自于德国科隆免疫中心。

该疫苗是1870年从一个感染天花的普鲁士士兵身上提取、分离出来的，但是在1907年被送到伦敦后不知怎么被换成了小牛牛痘疫苗。

还有我国广泛使用的“天坛株系”，免疫学家艾瑞塔这样描述：

“1926年，科学家们将天花患者脓疱中的脓浆接种到猴子身上，在猴群中传递3次，再传给兔子，在兔群中传递5次，接着传给小牛，传递3次，再传给兔子1-2次，最后又传给小牛3次”

他自己紧跟着简评说：

“在传递过程中，天花病毒可能和牛痘病毒混杂在一起了。

19世纪末，出现了一种致病性比较温和、死亡率也很低的天花病症，人们称之为“小天花”。

一直以来，人们心中都存在疑问：

“为什么一些株系的天花病毒所引起的症状介于大天花和小天花之间？

”最近，科学家在比对了来源不同的小天花病毒基因组后发现，索马里株系小天花与大天花病毒更为相近，这个疑问得到了解答。

虽然我们还没法弄清牛痘疫苗的种种细节，但值得庆幸的是，它很有效果。

在“扑灭天花”之路上艰难前行的人们使用他们并不完全理解的方法却收到了令人惊喜的效果。

究其根源在于，人类经过文艺复兴后数百年的科学经验积累和理论总结，已经建立了一整套关于生物实验条件相关性的完整对照考察体系。

（作者：

七是）