人体内的战争(上)
在我们人类所居住的这个地球上,目前已经容纳的人口总数超过了七十亿。我们觉得这是一个了不起的天文数字。
不过,如果把我们的身体比做一个地球的话,那么,在我们身体里,科学家们发现,它所容纳的属于它那个世界的生命——细胞,竟然达到了120万亿个。
这是一个什么概念呢?相当于地球每承载一个人,我们身体这个世界就要承载近两万个同样鲜活的生命。
细胞是构成人体的最小单位。然而,每一个细胞表面之下都含藏了一个比科幻小说更为离奇的世界。借助放大五万倍的电子显微镜,我们可以看到发生在这个神奇世界里的一切。
在这个世界里,数十亿微型机器每时每刻都在各司其职,相互协作。
有数以亿万计的马达蛋白,它有强健的肢体和双脚,能够将细胞所需要的养分和物质,通过细胞内特殊的轨道运送到细胞的每一处地方。
有被称为线粒体的微型机器,它们能够自由漂移,其内部有个每分钟旋转一千多次的涡轮,能给细胞的生存带来能量。
有无数的白细胞,它们有敏锐的嗅觉和快速的行动力,可以随时出击,吞噬入侵体内的各种细菌。
细胞有它们自己的交流方式,可以通过激素等信号物质,接触、胞间连丝等方式进行信息的交流。
在细胞这个世界里,巨量的蛋白质可组成令人惊叹的构造,比如支撑细胞的内部骨架。这些宏伟的支架结构,根据受力的改变不断调整,通过自建与重建,赋予细胞形状和坚韧度。
当搬运工的马达蛋白,它们利用细胞骨架为公路将养料、化学物及生命必需物运送到需要的地方。
这世界里的一切都在按照一个精妙无比的计划行事,而这计划被珍藏在每个细胞的中心深处。
细胞核就像个储藏室,用来存放指导生命运作的说明书,即DNA。这种双螺旋结构的 DNA有两万多条指令,指示我们的细胞该在何时制造何物,该怎样组建细胞乃至整个人体。
人类的每一个细胞都包含一个极为复杂、令人惊叹的世界,它们听从其核心,细胞核的指挥,永不停歇地执行着 DNA的指令。
然而我们的细胞也在不断遭受攻击,这个细胞将要面对的是位宿敌,引发这种抗衡的起因非常普通,你甚至都不会察觉,我们每天都在遭受这些无形生物的频频轰炸——细菌与病毒。
我们有皮肤,作为第一道防线抵挡它们入侵,但我们也有致命的弱点,我们的嘴巴鼻子是通往外界的开放通道,我们会触碰物体,会摸嘴唇,揉眼睛,擦鼻子,它们得以入侵。一旦进来了,就无法驱逐。
这支“外来大军”通过喷嚏传播,被吸入我们体内无数的入侵者一心来搞破坏。
我们最常见的敌人是腺病毒。这种病毒设计精良,每个都只抱着一个目标,突破细胞的重重防线,入侵细胞核。但凡有一个病毒进入细胞核,就能控制整个细胞,并在细胞内繁殖不下万次。这可导致各种后果,可能是普通感冒,也可能是肺炎,甚至是死亡。
但我们的机体已经准备好了,当病毒接近细胞时,将会受到第一重抵抗,它们便是抗体。
这种 Y形蛋白会识别外来入侵者,它们在细胞之间来回巡逻,监控是否有病毒。一旦识别出入侵者,抗体会将自己紧锁于病毒的“盔甲”上,将它们连环镣铐,使它们变成专门吞噬外侵者的白细胞的盘中餐。抗体和白细胞联手组成了人体免疫系统的第一道防线。
免疫系统着实令人惊叹,它不断进化,能识别并消灭入侵的微生物。而那仅仅是你身体防御的一部分,人体在抵抗病毒各个阶段的功能均被编码为 DNA。
尽管身体迅速做出免疫应答,成千上万的病毒仍然能冲过防线。但在细胞表面,它们遇到了下一道阻碍——细胞膜,即细胞的皮肤。
细胞表面十分复杂,成百上千的受体蛋白从细胞表面伸出,它们各自拥有独特的功能,其中一些会将信息从细胞外传递到细胞内,其他一些则可将整个货物运进去。
每个细胞膜都是个动态保护层,包含掌管物质进出的监控。蛋白质小分子如水和氧气,可以直接穿过细胞膜。大一些的分子例如糖,则必须通过专用泵进入细胞。而最大的分子若想进入细胞,则需要一把特制钥匙。在细胞表面不停巡逻的哨兵们会识别这些蛋白钥匙。这套精密的系统防止有害分子进入细胞内部。
但是经过数十亿年的进化,腺病毒演变出了自己的钥匙,就镶在这些突出的纤维尾部。抗体仍会附着在其中一些纤维上,封锁住大部分伪造的钥匙,但并非全部。
逐渐地,细胞表面的哨兵被欺骗,病毒大军潜入了细胞内部。在这与细胞的较量中,病毒在第二关胜出。
细胞做好了迎接这些致命入侵者的准备,误将病毒认作重要营养物的细胞,指示特殊的蛋白质汇聚成一个球体。它们从细胞膜上掐出一个囊泡将病毒包裹在内,最终,一个分离蛋白将囊泡释放将病毒运入细胞内部,无意之中,细胞促成了自己的衰亡。
这支入侵病毒大军中的每个成员都携带了足以摧毁细胞的致命武器,它的蛋白质衣壳含藏多层伪装,留有多种骗术,在其内核携带了一小束 DNA,这是它的终极武器,是进化和设计的杰作。
(本文取材于纪录片《BBC 人体奥妙之细胞暗战》)