2020年初爆发的流感引起了人们对这种病毒前所未有的关注,但也许你对此了解得还不够。
病毒依靠什么来突破人类免疫系统的许多防御?从最初的感染到症状的出现,你的身体发生了什么?
这种神秘的“黑匣子”近年来逐渐被科学家发现,并被英国广播公司的拍摄团队——“细胞的黑暗战争”,制成纪录片,让你亲眼看到病毒感染细胞的过程。
看完电影后,边肖不禁惊叹于壮观的场景、精致的细胞和狡猾的病毒。这不亚于一部真正的科幻电影!
“人类神秘细胞的秘密战争[分区][/分区”(2012)“来源:豆瓣
每时每刻,你的身体都在进行一场生死攸关的战斗:各种病原体(细菌、病毒等)。)在周围环境中试图侵入你的细胞进行“破坏”,而细胞必须阻止它们并保护自己。双方只有一个目标:生活。
来源:我们的秘密宇宙截图:细胞的隐藏生命[分区][/分区] (2012)
有序核心之谜
要理解细胞和病毒之间发生了什么,首先必须理解它们各自的结构。牢房下面是一个比科幻小说更陌生的世界。
蛋白质是这个奇妙世界中的工作者:它们形成各种细胞器,形成支持细胞的框架,催化各种生化反应,运输营养等等。
“运动蛋白”正在拖动一个小泡,并在微管上“行走”。它们的速度可以达到每秒100步,减速30次来寻找活力的原因。这是细胞高效的动力装置——线粒体,它不断产生能量。
线粒体内膜嵌入了一个涡轮,每分钟旋转1000次以上,持续产生化学细胞。许多人可能会问:这些微型机器没有大脑,它们如何知道自己想做什么,以及它们如何“知道”彼此合作?尽管他们没有大脑,但他们都遵循一个巧妙的计划,即隐藏在细胞中心深处的细胞核中的DNA。
DNA上有遗传效应的片段就是基因,每个基因都是一条合成特定蛋白质的指令DNA双螺旋结构上包含着两万多条指令,指示细胞该在什么时候制造什么,怎样组建细胞乃至整个人体。但这些指令为细胞所理解,还需要经过RNA的「转录」,在细胞质内的流动工厂——核糖体中,被加工成几百万种形状不一,功能迥异的蛋白质。对脱氧核糖核酸有遗传影响的片段是基因。每个基因都是合成特定蛋白质的指令。脱氧核糖核酸的双螺旋结构包含20,000多条指令,指示何时以及应该制造什么样的细胞,以及如何形成细胞甚至整个人体。但是这些指令被细胞理解,需要被核糖核酸“转录”,核糖核酸被加工成数百万种不同形状和不同功能的蛋白质,核糖体是细胞质中的一个流动工厂。
病毒的目的是劫持系统供其使用。
如果可以,请找我,诈骗专家
严格地说,病毒不是活的有机体,不能自己繁殖。它们的延续取决于“传播”和“寄生”。感染宿主,然后用它们的部分复制自己。人类最常见的敌人是一种古老的病毒——腺病毒,它是感冒的元凶之一。腺病毒在如何感染宿主方面有很多问题。它们的蛋白质外壳设计得很好,专门用来对付细胞的各种防御。
尽管环境中的大多数微生物都被我们的皮肤所阻挡,但这种看似坚固的壁有一个致命的弱点:我们的呼吸道和消化道与外界环境相通。
腺病毒通过打喷嚏传播,当人们触摸嘴唇、揉眼睛和擦鼻子时,很容易进入宿主体内。它们只有一个目的,那就是让它们的DNA(或RNA)侵入细胞核。但没那么容易。我们的身体准备好了。
当病毒接近细胞时,它受到细胞的第一个抗性——抗体和白细胞。
y型抗体在细胞间来回巡逻。一旦他们识别出外来入侵者,他们就把自己牢牢地锁在病毒的外壳里,把它们连在一起,变成白细胞的“盘子”。
但是大多数病毒能够突破这条防线,到达细胞表面。在这里,他们将遇到另一个障碍——细胞膜。
如果大分子想要进入细胞,他们必须有一个特殊的“钥匙”来结合细胞膜上的受体蛋白。这是细胞膜防止有害物质进入的方式。但是经过数十亿年的进化,腺病毒进化出了自己的钥匙,可以欺骗这些哨兵。
钥匙位于外壳突出的纤维结构的顶部,那些未被抗体粘附的可以与受体蛋白结合。
将病毒误认为营养物质的细胞会将病毒吞入体内,无意中导致自身的衰退。但是细胞也有第二个防御系统:所有进入的物质都被送到一个分类站——细胞核。大分子营养物质分解后被细胞利用。
核内体的内壁有一个蛋白泵,使内部呈酸性,并将大分子物质分解成小分子。
这应该是病毒的终结,但它却成了逃脱计划的一部分。当外壳被破坏时,里面的一种特殊蛋白质被释放出来,破坏核糖体的内壁,然后逃逸。
当然,也有一些病毒被抗体牢牢包裹,不能释放破坏性蛋白质,因此被消化
当时,病毒离细胞核只有5微米远,但离成功还很远。
病毒不能自主移动,也不能直接利用线粒体产生的三磷酸腺苷。尽管他们如此努力地突破如此多的防线,大多数病毒还是像宇宙中的粒子一样漂浮在细胞质中。
我如何到达核心?进化再次给了病毒秘密武器。
它不能自己走路,但是运动蛋白可以!这种病毒已经进化出一种精确的结构,将运动蛋白附着在外壳上,从而劫持了细胞自身的运输系统供其使用!更令人惊讶的是,如果交通道路上有障碍物,病毒会“四处游走”。
这种病毒可以同时锁定两种正向和负向运动的运动蛋白。在一前一后的合作下,病毒可以跨越任何障碍(所以没有腿是可怕的,而是两对)
此时,有腿的病毒似乎势不可挡,但近年来科学家发现细胞仍有一只手。在运输系统的周围,分布着一种叫做的特殊蛋白质。他们将寻找携带抗体的物质。一旦抗体标记的病毒被发现,它将被连接起来开始一系列的连锁反应,并且大规模的粉碎机-蛋白酶体将被组装来破解病毒。
促进免疫系统产生更多的TRIM21可能是未来对抗病毒的新方法。
然而,如果只有一个运气好的幸运儿以前没有被抗体粘附,它就能逃脱被压碎的命运,并控制整个细胞。
村庄的希望
一旦接近细胞核,病毒再次显示出它的“狡猾”。核内外物质交换的通道是核孔,它被一圈捕获病毒并将其拉入的蛋白质触角所包围。然而,病毒太大,无法通过。这时,玛多林认为,如果遇到障碍,它会向相反的方向推进。结果,病毒被撕碎了。
你认为游戏结束了吗?太年轻太简单了!
这正是它的独特之处。病毒的DNA被暴露出来,通过核孔进入细胞核心。细胞的DNA机制不能区分它们自己的DNA和病毒的DNA。他们开始盲目转录病毒的遗传密码,并绘制自我毁灭的蓝图。这是这种病毒最巧妙的伎俩!
这时,病毒完全控制了细胞,把它变成了一台没有感情的生产机器。它只能做一件事:在细胞核中形成一个病毒大军。
只有当衣壳和脱氧核糖核酸安装好后,军队才能“觉醒”
当军队达到一定规模时,它可以向外扩张。这时,腺病毒会发出指令,开始产生破坏性蛋白质,攻击细胞骨架,失去细胞骨架支持的细胞将开始崩溃。然后它释放出一种腺病毒死亡蛋白,将军队从核膜中释放出来,并涌入周围组织。
细胞的终结
此时,细胞已经无法恢复
绝地反击是生存还是毁灭?
虽然细胞战失败了,但真正的战争才刚刚开始。当细胞死亡时,它会用最后一次向外界发出“我被征服了”的求救信号。
含有病毒片段的囊泡被送出细胞膜。
如果巡逻的白血球发现了这个信号,它们会摧毁被感染的细胞以及其中的病毒军队。但如果不被发现,病毒会传播并感染周围的其他细胞。一旦病毒被免疫系统发现,人体内的安全水平将得到提高,白细胞将大量复制,大量抗体将以每秒5000的速度释放,涌入血液和细胞间隙,以扩大防御线。
为了确保安全,白细胞会吞噬附近所有可能被感染的细胞。与此同时,周围的健康细胞也做出了最大的牺牲来消灭自己,以防止病毒的传播。
只有在这个阶段,我们才会意识到在我们自己身体里发生的战斗。我们感觉到的鼻塞确实是对我们体内的病毒进行猛烈攻击的标志。
此外,一旦被病毒感染,人体可以产生白细胞来对付病毒,并将它们永远保存在骨髓中。如果你再次感染了这种病毒,免疫系统会迅速做出反应,避免你的疾病带来的痛苦。
依靠团队合作,身体的免疫系统最终阻止了感染的传播。
后记:无休止的战争
人类和病毒之间的战争是进化,但共同进化需要双方都改变。就像军备竞赛一样,一方拥有更好的武器,而另一方必须跟上。正是与宿敌的殊死斗争塑造了我们今天。免疫系统已经做了这么多,它应该好好照顾自己的身体吗?这是你对抗疾病的终极武器。值得一提的是,这部电影的配乐和音效也很棒。
编辑| SY
终审| L10
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