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如前所述,自然选择给了我们一个极其有效的化学武器系统。每一个入侵的病原体都将遭到一种或者几种化学分子猛烈的攻击。我们的免疫系统是在几百万年的自然选择之中塑造出来专门对付各种病原体的。不幸的是,任何一种有效的武器都不时会伤到自身。
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免疫系统有两种类型的失误:没有攻击它所应当攻击的对象,或者错误地攻击了它不应当攻击的对象。第一类错误是因为反应不够及时,某些本来应该在萌芽状态被阻止的疾病于是变得严重起来。第二类错误是因为对细微的化学差别给予了过分猛烈的攻击。自身免疫病,诸如红斑狼疮和风湿性关节炎都属于这种情况。普通人免疫反应的敏感性和反应性可能是在演化中优化出来的:足以应付病原体,但又不至于攻击自身的组织。
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既然我们有了这种超级化学武器——免疫系统,为什么仍受传染病之害呢?如上所述,这是因为病原体可以迅速演化,并在自然选择的塑造下变得更加适应宿主。那些更能躲避免疫攻击的变异基因在新一代病原体中将越来越多。因此,病原体可以演化出各种超级防御武器,前一章提到的分子模拟便是一个明显的例子。
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我们为什么会生病 尔虞我诈
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昆虫学家在描述蝴蝶翅膀的外形时提出了伪装(mimicry)的概念。美洲有一种帝王斑蝶,它的幼虫以有毒植物马利筋(milk weed)的叶子为食,体内积累了毒素,鸟类不得不避开它;另一种黑红色的总督蝴蝶的外形与其几乎完全相同,但它没有帝王斑蝶的那种毒素。鸟类见到这极为相似的外形就躲开它。这种例子存在于许多物种之中。任何一个被捕食的物种,因偶然的机会变得类似于另一个有毒物种时,便取得了一种优势,自然选择促使它的这种类似更加逼真。这对天然的模型种不利,因为鸟类也可能错误地捕食它。这就引起了伪装(mimic)种和模型(model)种之间的一场竞赛:伪装种变得更像模型种,而模型种则变得尽可能与伪装种有区别(就像山寨与正版,阿迪王和阿迪——校者注)。有些环境因素对伪装种如此有利,以至于不相关的物种之间都可能演化出惊人的一致性。人们能够很快理解视觉伪装,因为人类在很大程度上用视觉认识这个世界。察觉化学伪装需要敏锐的技术手段,然而有理由认为它跟视觉伪装一样普通。
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病原体的分子模拟同样精巧、复杂、高明,与这些动物的视觉模拟相比丝毫不差。各种寄生虫、原生动物、细菌都会伪装成人类的蛋白。如果它们在伪装的程度上还存在什么不足,它也有能力迅速改进。病原体表面有复杂的凹凸面,而抗体最容易识别的抗原分子往往都被隐藏在凹进的裂缝之中。许多病原体可以迅速改变它们表面的分子结构,以致宿主难以产生最新的抗体。这种快速变化不是演化,因为它们并不需要遗传物质的改变——同一个病原体的基因组就可以编码多种多样的分子结构。
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伪装不仅能使病原体逃脱免疫系统的攻击,而且还能利用宿主的细胞活动。例如,链球菌能制造类似宿主激素的分子,它们在细胞膜上有对应的受体位点。这就像细菌“复制”了一把钥匙,可以把正常情况下接纳激素分子的门打开。一旦进入细胞,这个细菌就有了一把保护伞,避免了免疫系统或其他宿主防御机制的攻击。宿主还有一种吞噬体——溶酶体系统能消灭细胞内的病原体,但是病原体还有别的分子伪装和对抗措施可以自我保护。
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我们为什么会生病 新的环境因素
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在结束对传染病的讨论之前,我们将稍微提到本书第10章的主题:历史上大部分传染病变得流行是因为环境条件发生了变化。我们已经讨论过,变化的社会环境怎样促进了艾滋病的流行,其他许多瘟疫也是如此。美国国立卫生研究院(NIH)的理查德·克劳斯(Richard Krause)研究发现,麻疹和天花曾经在第2、第3世纪沿着商队走过的路径传播流行,造成某些地区三分之一的人口死亡。腺鼠疫和黑死病长期在亚洲肆虐,随着蒙古人的铁蹄才入侵欧洲。无数无辜的群众因为家里的老鼠带有跳蚤而受到传染,才造成了大瘟疫。当我们天真地以为这些已经是历史的时候,艾滋病开始以惊人的速度传播,其他许多传染病突然爆发,原因并不清楚。埃博拉病毒在20世纪80年代在部分非洲地区肆虐,病人死亡率高达50%,包括不少医生和护士,后来又突然中止,原因同样不明。
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还有一些传染病直接与现代技术有关。军团病的起因是一种在水冷式空调中生长、传播的病原菌;中毒性休克综合征起源于使用具有超吸收能力的材料做的塞子,它的表面积大、氧气供应丰富,使毒性链球菌得以生长。莱姆氏病之所以成为一个问题,是因为在郊区繁殖饲养鹿群。流感成为人类的一大威胁,也是始于国际空运能够传播含有新基因的病毒株。它通常被称为亚洲流感,因为新病毒株通常来自亚洲的农场,在那里,人群、禽类和猪(有些株称为猪型流感)住得十分靠近,流感病毒之间的基因很容易互相传播。
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随着拥挤的大城市在欧洲兴起,结核病开始流行。过去认为,贫穷和不卫生的生活是结核病流行的原因,然而以前人们更加贫穷,结核病也没有流行。只有在大城市兴起之后,大量的人才开始在拥挤的室内生活。实验表明,结核病房空气里残留的病菌能使豚鼠感染,然而只要它们稍微接触一下紫外线,感染就不会发生。一次喷嚏产生100万粒飞沫,在静止的空气中以1厘米/分钟的速度向地面慢慢沉降。在室外,飞沫中的结核菌被吹散或者被阳光杀灭,然而在室内条件下它们可以存活好几个星期。如同1651年,结核病在伦敦的全部死亡率中占20%。
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最后,我们注意到,流行病还可以因为“照顾得太周到”而发生。在20世纪之前,肠道病毒还不会引起瘫痪(灰白质炎)。过去,多数儿童在一岁以前都会感染它,但通常病得很轻;到20世纪中期,随着卫生条件的改善,发病年龄逐渐推迟到童年后期,病情也严重得多。类似的,早年发生的单核细胞增多症也不大严重。在这些例子里,流行病的发生都是因为在新的环境下传播方式发生了变化。在本书第10章,我们将回到这一主题,进一步讨论环境变化与疾病的关系。
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我们为什么会生病 第5章 受伤
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哈克贝利·费恩的老爹又喝醉了,摔倒的时候碰到了一个装着腌猪肉的桶,刮破了小腿。他立刻对桶踢了一脚,咣咣作响。但是这于事无补,因为他的靴子早就破了,脚趾头露在外面……他咒骂起来,继而懊恼刚才的鲁莽。
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——马克·吐温《哈克贝利·费恩历险记》
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哈克贝利·费恩的老爹表现得好像这个桶成心跟他过不去,似乎踢它一脚并咒骂它就可以避免小腿不再受伤。但是这纯粹是一厢情愿。桶不是情敌,要跟他争夺配偶;也不是天敌,试图捉住他;更不是微生物,想要侵入他的身体。它只是一块木头。
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在讨论哈克贝利·费恩老爹的受伤问题时,我们把敌对物种间的“军备竞赛”的话题放一下。创伤的概念比传染病简单,不过也很丰富多彩。有些事故,例如被陨石砸中,过于罕见而无法预料,因此生物也没有演化出什么特别的防御措施;其他一些,例如高能伽玛射线,因为太新,我们也还没有来得及演化出防御办法;不过,像溺水或被猛兽袭击,在人类的生活史中足够常见,我们就演化出了一些回避手段。本章讨论的是回避、逃离和修复各种受伤的手段,包括机械创伤、辐射创伤、烧伤、冻伤,等等。我们也将讨论这些机制为什么也会失败。
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