惊!病毒、细菌这些让人一听就皱眉的小东西也是人类的好伙伴?大伙儿一看标题估计就要跳脚了:"不知道病毒多坑人吗?还说它们好?"是呢,一般人对病毒的理解往往是负面的,细菌、病毒、寄生虫这些微生物如同阳光空气般无处不在,因为无论是口蹄疫、疯牛病还是禽流感或是肝炎、艾滋病,它们都给人类带来了巨大的损失和灾难。人类出现伊始,这些可恶的东西便时刻向我们发起进攻。在医疗条件落后的过去,它们每任性一次,人类就要受伤一次,面对他们的游戏,我们真是忿恨却又束手无策。
那么所有的病毒都这么任性吗?难道他们带给我们的就只有灾难?难道和这些微生物之间只有战争,不能和平共处?其实,当病毒细菌入侵人体时,他们也在帮助我们建立更加强大完整的免疫系统,淘汰掉不适应大自然的弱小个体,不断促进人类进化生存。科学家们在努力勋章对抗它们的方法的同时,也发现了它们的用途。今天,就让我们来看看他们究竟有哪些对人类有益的一面。
10.优胜劣汰 ,古老病毒们有奇功
随着病毒分子遗传学的进步,我们才知道原来有那么多寄生虫在影响着人类进化。准确地说,这些把人类当顺风车的寄生虫在人类迁徙进化的历程中帮了不少忙。首先,这些外来微生物寄居在人体内,使人体产生一定排斥反应,从而形成一种迫使人类进化的推动力,正是在这种作用下,我们才有了今天这样强大的免疫系统。另外,在人体细胞表面有一些可以和细菌等微生物结合的特定受体,这些细菌和受体结合发生复杂的反应,往往会导致人体受损生病。因此这些黏附在细胞表面的受体,大大增加了人体患病的概率。不过寄生在人体内的病毒可以清理掉许多细菌的"内应",使人体摆脱这些疾病的干扰。抵挡住其他外来者的入侵,不仅自己的生存环境更加安全,人体也是受益良多的。
除此之外,这些病毒,寄生虫还发挥了另一项非常重要的作用。在远古猿人时期,猿人为了生存要和其他物种竞争资源。正是它们,帮助猿人进化成智人,登上食物链的最顶端。在人类发展中,疾病使得人类遗传基因多样化以便更加适应环境的改变,帮助剔除不适应大自然的弱小个体。
当第一批智人离开原先居住的大陆时,这些传染性的病毒、寄生虫、细菌也跟着出发,散播到世界各地。微生物的扩散曾给人类带来灾难性的打击,其中北美洲和欧洲的天花病毒大爆发影响最大,是人类抗击病毒历史当中最为沉重的一课。尼安德特人的灭绝也和病毒、细菌传播有关,尼安德特人原本生活在欧洲,随着其他原人的进入,他们随身携带的病毒性寄生虫也传播开来。一方面穴居的尼安德特人从未接触过这些外来物种,另一方面他们已经适应北欧的寒冷气候,鼻梁宽大,因此不能充分过滤空气中的外来微生物,因而这些微生物足以使他们致命。尽管尼人的灭绝还受其他因素影响,但病毒入侵这一点不容忽视。
疾病是促进人类进化的一大驱动力。随着人类离开非洲大陆,人口不断扩增,进入新石器时代,疾病与人类发展的关系更加密切。研究发现,一些人的染色体中含有博纳病毒的基因序列,而这段基因是在四千万年前和人类本身遗传物质融合的。这表明许多古老的病毒通过逆转录将自己的基因嵌入到人类的DNA序列当中,这些对人体本身运作毫无用处的基因片段被称为"垃圾DNA",而这种病毒被称为逆转录病毒。科学家们从垃圾DNA中提取出一万对基因片段,经过加工处理使其重新具备合成蛋白质的能力,随后再植入到实验仓鼠和猫的遗传信息中。惊人的是,这些休眠数十万年的病毒活力依旧,又开始在小动物的体内肆虐了。
9.水蛭、蛆的使用价值很高
数千年以来,欧洲水蛭一直被用作放血术的实用药材,从痔疮到中耳炎各种病症,用途广泛。欧洲水蛭的具体医疗用法可以从公元前1500年前的埃及壁画中窥见一斑。但后来随着人们对细菌的了解逐渐深入,开始应用微生物理论来解决医疗问题,便不再使用水蛭了。
然而,在上世纪七十年代到八十年, 这种水蛭又重新登上医学舞台。当时的外科整容行业发现用欧洲水蛭将黑眼圈、大腿、手指、肿胀的脸里的淤血吸出来效果非常明显,除此之外,水蛭还可以促进血液流动,抑制伤口愈合以及将皮瓣组织重新连接起来。
蛆,这种无头幼虫专吃各种腐烂或受病毒感染的尸体。医疗中常用它们清理腐烂的伤口,驱除异物,在治疗溃疡、烧伤、皮肤癌等许多方面效果都非常显著。这种技术就叫做清创术。许多人看到这种白色不停蠕动的无头虫感到很心塞,事实上,它们可是大自然的清理工呢。
尽管水蛭、蛆这些蠕动的软体动物让人觉得心塞无比,但它们的实用价值实在是高,在2010年被美国食品药品管理局选为首推活药材。可以说是它们创造了一个新兴领域——生物医学疗法。由此也应运而生许多机构和公司开始推广这种新的医疗手段,并在市场上销售欧洲水蛭和无头幼虫。
8.为了抗过敏,我们的免疫系统和寄生虫实现了共同进化
在研究了胃肠道中寄生虫对人类的影响后,研究人员提出了一个惊人的理论。他们认为,从寄生虫入侵我们的胃肠道系统至今,为了抑制我们的免疫系统,它们一直在不断地进化着。与此同时,为了抵消这样的影响,我们的身体也在不断进化着。
对人体健康来说,最让人震惊的莫过于,一旦用现代药物将水和土壤中的寄生虫和微生物从人体内他们的生存环境中移除,我们的免疫系统实际上会因填补这种缺失而导致过敏,哮喘和湿疹发作的可能性也随之增加。
新技术的应用,使得我们能够辨别出那些千百年来帮助我们的微生物。尽管还停留在基础阶段,"故友假设"(也称为卫生健康假设)也于近年来受到了日益广泛的支持。目前,人们已经在临床试验中对蠕虫进行了抗综合硬化症、炎症性肠病(IBD)和过敏的测试。
这项"旧友假设"的主要提出者是来自伦敦大学学院的格雷厄姆A.W.路客(Graham A.W. Rook)。他在2003年第一次提出这一理论,此后,医学界认为,该理论可以解释某些紧张和抑郁症的成因。
有些人在"故友理论"这个问题上走了极端,他们认为,如果把寄生虫从人体中移除会导致健康问题,那么我们就得把他们接回来。2008年,来自威斯康辛大学(University of Wisconsin)的神经学教授约翰·弗莱明(John Fleming)进行了一项实验。在实验中,他通过寄生蠕虫在综合硬化症病人体内造成感染,从而观察病人的抗病效率。在三个月里,病人大脑神经细胞周围活跃的病变数从原本的平均6.6个降到2个。但是,在实验结束后,病变的数量在两个月内反弹到了5.8个。在早期的实验中,这些寄生虫确实对治疗溃疡性大肠炎和克罗恩氏病(Crohn’s disease)发挥了积极作用。
目前,寄生虫治疗还停留在试验阶段。然而,它的消极作用超过了它的积极作用。现在,在食品和药物管理局(FDA)对蠕虫进行限定性规定,安全性得到证明以前暂时不能销售。只许可猪鞭虫(Trichuris suis)这一个品种进入新药的试验阶段。
7.病毒治疗有很重要的治疗疾病的作用
近十年来,病毒治疗可以说是最让人惊喜和有效的医学分科之一了。病毒治疗通过生物科学技术来将病毒进行重新组合,从而达到治疗疾病的目的。2005年,加利福尼亚大学洛杉矶分校(UCLA)的研究人员宣布他们已经成功把人类最致命的敌人变成了癌症克星。他们对一个转化艾滋病菌种进行重新组合来狙击和摧毁癌细胞。与此同时,明尼苏达州罗切斯特市(Rochester, Minnesota)的梅奥诊所(Mayo Clinic)的研究人员通过转化麻疹病毒也实现了同样的目的。
与培育基因工程植物一样,病毒在这项技术里同样扮演着基因载体的角色。人们将它视为最有效的基因载体。这个系统广泛应用于生产某种蛋白,这种蛋白可在基因疗法中使用。同时,它在治疗免疫系统紊乱导致的肝炎和艾滋病时也有一定的潜力。
从二十世纪五十年代起,人们就已经知道了病毒在治疗癌症上的潜力。但是,化学疗法的出现减缓了这一进程。现如今,研究证明,病毒疗法能够极为有效的抗击肿瘤而不伤害其周围的健康细胞。在临床实验中,肿瘤的病毒疗法的毒性较低且效果显著。在2013年,一种新的药物alimogene laherparepvec (TVEC)在最后阶段的试验中获得成功,成为第一种以抗癌病毒为基础的病毒。
研究人员面临的最大的一个挑战就是如何在人体对"入侵的病毒"进行防御之前,将病毒放置在它可以发挥最大效用的地方。现阶段的研究致力于寻找一种自然的肿瘤靶向载体细胞,从而实现在放置病毒的同时不损伤细胞或病毒的正常生物功能的目的。
6.利用病毒可以治疗细菌感染
噬菌体是一类专门攻击细菌的病毒。这种病毒是在1915年由弗雷德里克?特沃特(Frederick Twort)发现,1917费力克斯?德海莱(Felix d’Herelle)也发现该病毒。自19世纪30年代以来,他们一直致力于对这种病毒的多方面研究。这类病毒与细菌都生长于土壤之中,土壤是许多细菌的成长大本营。
因为噬菌体能打乱细菌的新陈代谢并破坏它们,所以科学家们意识到,噬菌体在治疗细菌性疾病方面能够发挥作用。但是因为抗生素的革新,噬菌体的疗法被搁置了。直到耐抗生素的病毒出现,科学家们才重新对这一领域产生兴趣。
一种噬菌体通常只对很小一部分的细菌有效,甚至只对一种细菌(主要宿主)有效。在最初,这也被看成它的一个缺点。但随着我们对自然植物特性了解的增多这却被看成了噬菌体的一个优点。与抗生素任意地攻击细菌不同,噬菌体能在不伤害任何居住在我们体内细菌的情况下,攻击致病微生物。
虽然细菌会阻碍抗生素和噬菌体的生长,但是开发一种新的噬菌体只需花几个星期而不是几年时间,并且,噬菌体更容易穿透人体并且找到它们的目标,一旦它们的目标细菌被消灭了,这些噬菌体也会停止繁殖,并很快死亡。
5.疫苗能够消灭很多疾病
1790年,爱德华·詹纳(Edward Jenner)发明了世界上第一支用"牛痘"的微毒菌株合成的疫苗。从那时起,人们开始注射疫苗来预防天花,芸芸众生也因此得到了拯救。随着时间的推移,各种疫苗也陆续得以面世。
减毒活疫苗能对病毒进行改变或者减毒,因此,疫苗病毒并不会对人体健康产生威胁。另外,那些被杀灭了毒素的灭活疫苗则经常被运用到细菌感染的治疗中。而亚单位疫苗、合成疫苗、重组疫苗、基因工程疫苗则是利用病原体的一部分来制作疫苗。
当人们接受完疫苗注射后,病原体便开始在体内发挥作用了。但是,人体内注射的病毒并不足以使它们有足够高的繁殖率以致在人体内扎根,随着少量病毒进入体内,人体的免疫反应也会增强,免疫系统会积极消灭病原体或者削弱毒物的致病几率。在经过一番"演习"后,人体免疫系统便有了与此类病毒的"作战经验",并且能牢牢记住"敌人"面孔,在下一次同样的病毒"入侵"时便可以轻易"击败"它们。换句话说,科学家们弄明白了如何运用病原体帮助人类防御病毒的道理。科学家们甚至已经开始了癌症疫苗的初步研究,其中,已有三种疫苗得到了美国食品药品管理局的支持,这三种疫苗分别是:乙型肝炎病毒疫苗(该病毒通常导致肝癌)、乳头状瘤病毒16型和18型疫苗(该病毒通常导致宫颈癌)和针对男性的转移性前列腺癌疫苗。
多亏了疫苗,很多疾病才被彻彻底底地消灭掉,天花就是一个典型的例子,另外,脊髓灰质炎这种疾病即使至今没有完全根除,但是它也离末日不远了。如果当初疫苗进入发展中国家更加顺利一些的话,许多其他疾病在当今也已不复存在了。但是,事情并没有那么乐观,病毒总是在人们意想不到的地方出现,因此,人们不该放松警惕,尤其是经济富裕、受教育程度高的西方国家的人们更应该重视这一问题。
不幸的是,反疫苗接种运动使部分病情曾得到快控制的地区再次爆发疫情。在1963年麻风疫苗问世之前,美国每年大约有500,000人感染麻风病,其中大约500人是儿童,并且大多死亡。到了1983年,仅仅有1497例麻风病例被报道。在20世纪80年代到90年代间,除了一次短暂的爆发,2004年麻风病降低到仅仅37例。然而,在反疫苗接种运动受到追捧后的2011年,仅仅美国就报道了118例麻风病例。并且这个数字仍在持续增长,来自于各个地区的旅行者由于对病毒的抵抗力较弱,总是更容易感染上病毒。就连一度被认为在美国已经绝迹的百日咳也在逐渐出现。
4.细菌能够分解废物
地球上存在着一些十分简单而微小的生物,它们均在保护生命健康方面起着某些至关重要的作用。细菌可以分解废物并使其循环再利用,因此,细菌也许在这些生物身上扮演着最重要的角色。
动植物的残余物,有机体的排泄物当中,都含有重要的营养物质,它们储存着大量的能量。但是,如果无法对这些营养物质进行回收再利用,这些可用资源就会很快枯竭。值得庆幸的是,许多细菌都靠这些能源才能得以生存,它们可以把这些能源分解成微粒,然后使其回到土壤里,以便它们再次进入食物链的循环系统里。
这个过程十分值得借鉴,人类已经发现了许多方法利用这一过程来得到更多的益处。如今,细菌用于污水处理,工业废水处理,净化油溢出物、废水和泄露的药品。细菌也已经成功地用于淡水养殖,抑制藻类生长,还有无水马桶的使用。最近,研究人员和工程师们正在寻求细菌在环境友好型生物塑料、胶粘物以及建筑材料的进一步可用价值。细菌也许可用于分解塑料垃圾。
3.肠道细菌的缺失会威胁我们的生命
肠道中的生物细菌同我们的免疫系统一起发挥作用:驱除病原体,产生维生素k,促进肠道蠕动,还有最重要的一点,帮助消化食物,而这一点直到现在才被人们发现(尽管我们仍知之甚少还有待大量研究)。没有肠道细菌,这些功能都无法正常发挥作用,我们甚至会很快丧失生命。
我们关于肠道细菌中益菌菌株了解的越多,就能最大限度地用于健康生活。在确定了某些肠道细菌能有效针对肥胖之后,益生菌就风靡起来。益生菌是寄生于发酵食品中的一种细菌,人们将其当做补充食物销售。大多数酸奶中含有双歧杆菌,像这样的细菌菌种能创造一个酸性极高的环境,无益的微生物就不能存活。高脂肪食物和压力有害我们的肠道菌群,因为它们能够杀死益菌,那些有害的细菌便侵入身体,导致胀气,肿胀和"肠漏症候群"。
研究肠道细菌以及它们的用处已经取得巨大进展,中国和丹麦组成了一支研究队伍,研究人员们发现了一种使用DNA序列数据的新方法来认证这些微生物。有500多种良性细菌已经被确定,还确定了800种人类赖以生存的新类病毒,这些发现给与其相关的疾病的治疗带来福音,比如糖尿病,肥胖症和哮喘的治疗。
2.皮肤细菌是我们的免疫系统的第一道防线
当我们的生命从母体受孕那一刻开始,就会遭受皮肤细菌的攻击。它们片刻之间便伏击了你,把你身体的每一寸肌肤变成它们的殖民地, 此后始终陪伴在你的左右。它们是原核生物和其他细菌,如果没有数百万年来,人类与它们之间产生的进化关系,你一出生便会夭折。
最常见的一种皮肤细菌是表皮葡萄球菌(Staphlococcus epidermis), 它是一种现在众所周知的在对抗利什曼原虫( Leishmania major)上扮演了很重要角色的小虫,这种讨厌的疾病叫做 利什曼病( leishmaniasis),它会导致皮肤疖和开放性溃疡。 这种益虫会引发一种叫做IL-1的人类自身不能产生的免疫应答物质, 使得葡萄球菌成为如同对于人类生存同等重要的器官一般的人体至关重要的组成部分。
原核生物在消化道开拓殖民地,覆盖每一寸皮肤外表面。连同剩下的一部份有益的皮肤菌群, 当它们开始与那些"不太友善"的微生物竞争领地时,它们成为了我们的一部分。连同我们皮肤的免疫细胞,它们保护我们免受病原菌和机遇性致病真菌的入侵。这使得我们的身体花费更少的精力保护我们的外部,把更多精力放在诸如如何对抗病毒和癌前细胞等上。
1.没有蓝藻细菌也就没有生命
蓝藻细菌、蓝藻很有可能是地球上仅存的最古老的物种,通过化石可以追溯到35亿年前。它们是聚居的单细胞细菌,要不是它们,你就不会在这里,几乎所有生命的形态也不复存在。
蓝藻是世界上第一个光合作用系统,它们利用来自太阳的能源和原始的海洋的化学物质和大气中的惰性氮合成它们的食物。至于废料,它们将其生成氧气——对于当时几乎每一个其它的物种生命来说相当于毒药,也是最早期大规模物种灭绝事件的成因。大约3亿年前的一段时间内, 在太古代和元古代时期所有这些氧气制造有助于形成我们所知道的大气层。
这不是我们所知道的这种细菌开启生活的唯一途径。在元古代和早寒武纪时期的某个时候,它们与某些真核生物细胞形成了一种共生关系,它们为细胞提供食物以换取一个称之为家的稳定环境。这些真核线粒体的鼻祖是最初的植物,这对于动物生命是至关重要的。
然而有一些形式的蓝藻是有毒的,一个命名为阿兹特克螺旋藻的物种是阿兹特克人重要的食物来源,被许多亚洲国家的人经常食用。如今,它经常以粉末还有片剂的形式作为健康的食品保健品。
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