1小时科普·人体微生态与新冠肺炎防治(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：段云峰

出版社：清华大学出版社

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1小时科普·人体微生态与新冠肺炎防治试读：

目前，新型冠状病毒的出现打乱了几乎所有人的生活节奏，全国各地都在团结一致对抗新型冠状病毒。一个小小的病毒怎么会有这么大能耐呢？什么是病毒？

病毒是一种微生物。我们对这种微生物了解多少呢？1958年诺贝尔生理学或医学奖获得者乔舒亚·莱德伯格曾经说过：“同人类争夺地球统治权的唯一竞争者就是病毒。”

早在疫情发生的几年前，比尔·盖茨（Bill Gates）在一次TED演(1)讲上就曾提到，人类会受到病毒的严重影响。他当时演讲的题目就是《针对大规模的病毒疫情，我们还没有准备好》。在那次演讲中，比尔·盖茨还提到“如果有什么东西在未来的几十年里可以杀掉上千万的人，更可能是有高度传染性的病毒，而不是战争；不是导弹，而是微生物。”确实正如他所说，从现在的情况来看，全球各个国家确实对这个新型冠状病毒感染、对疫情并没有准备好，主要表现在口罩等一些卫生防疫物资供应不足，对因为病毒感染而患病的人群的处置能力和经验也不足。

如果我们和微生物相处不好，我们人类真的有可能某一天会被微生物大规模感染，被病毒杀死。只有对微生物足够了解，我们才有可能更好地对抗病毒和微生物感染，才能利用和管理好微生物。我们认识和了解微生物的目的，不是为了杀死它们，而是为了与它们更好地和平共处。什么是新型冠状病毒？

新型冠状病毒是造成这次疫情的关键。根据已有的报道和研究结果，中国发现的新型冠状病毒属于冠状病毒的一种，它的长度大约100nm，跟流感病毒差不多。我们可以通过一个对比，直观地感受一下红细胞、细菌和病毒的大小。如果用一枚一元硬币来比作病毒，那么细菌大概就像一个篮球，人的红细胞大概跟一个两米宽的大床那么大。

冠状病毒得名于其外观在显微镜下看起来就像“皇冠”一样。它的结构很简单，主要是外面的蛋白“外衣”，以及里面的核酸。冠状病毒外面样子像皇冠的蛋白——也是最主要的蛋白，是刺突糖蛋白，这个蛋白也是病毒侵染和识别细胞的关键蛋白。

我们都知道人的遗传物质DNA（Deoxyribonucleic Acid，脱氧核糖核酸）是双螺旋结构，但冠状病毒“肚子”里的遗传物质是一条单链RNA（Ribonucleic Acid，核糖核酸）。双链DNA就像两条绳子拧在一起，结构很稳定，也有很好的纠错能力。单链RNA就像一条绳子，想弯成什么样就弯成什么样，想变成什么形状就变成什么形状，复制时也很难保证RNA链的一致性。所以，这种病毒特别容易变异，危害性也更大。病毒是地球上最厉害的生物之一

为什么这么说？病毒的构成非常简单，就是一个壳加上里边的核酸，但是它在地球上的数量非常多，分布非常广，在地球上存在的时间比人类要久远得多。病毒靠自己是不能繁殖的，必须依靠侵染别的细胞，让其他细胞为其合成它自己所需要的物质，比如说它可以侵入细菌，把细菌里的蛋白质召集过来给它“干活”，为自己繁殖提供所要的工具。另外，它还可以侵染真核细胞，比如动物的细胞、人的细胞等。真核细胞里可以利用的“工具”比细菌多得多，病毒可以用里面各种各样的蛋白质工具来合成自己的后代。

病毒通过劫持细胞，用细胞的合成途径合成自己的蛋白外壳，同时复制自己的核酸，等到核酸复制得足够多，蛋白质外壳也够了，就会组装起来形成新的病毒。这些病毒再把被侵染的细胞破坏掉，病毒就能散播出去，继续感染其他细胞。病毒的繁殖和传播方式很简单，但是很高效。

病毒还有一个特点，就是很专一。别看它们可以侵染的细胞这么多，但并不是说一种病毒就能侵染所有生物的细胞，实际上，一般情况下，一类病毒只能侵染一类细胞，只侵染某一特定物种。

我们现在发现的新型冠状病毒，为什么比较可怕？是因为它来自野生动物，正常情况下只侵染野生动物，现在，它不光能侵染野生动物，还能侵染人了！也就是说，它能进行跨物种的感染，这就是它厉害和可怕的地方。病毒从哪儿来的呢？

中国科学家在发现这个疫情之后，很快就分离出了病毒毒株，并且把它进行了基因组测序，测完之后发现，这个新型冠状病毒跟蝙蝠体内的一种病毒基因组相似性非常高，基本上可以确定病毒的来源是蝙蝠，并且是一种叫菊头蝠的蝙蝠。菊头蝠也是2003年SARS（severe acute respiratory syndrome coronavirus，重症急性呼吸综合征）病毒的直接来源。蝙蝠携带的病毒超过500种，这次发现的病毒、SARS病毒以及中东呼吸综合征（Middle East respiratory syndrome ，MERS）病毒都属于冠状病毒，也都来自于蝙蝠。现在，人类已经知道的冠状病毒大概有50种，这些冠状病毒每一种都有其侵染的特定物种，其中有7种可以侵染人类。第7种病毒就是新型冠状病毒。目前认为，这种病毒要想侵染人，还需要有一些中间宿主，比如说2003年SARS病毒，当时认为果子狸是病毒源头，因为果子狸直接让人感染了。通过多年的追踪才发现这个SARS病毒的源头是蝙蝠。虽然，最终源头是蝙蝠，但是果子狸仍然不能逃避责任，它是中间宿主。

新型冠状病毒的中间宿主是什么？目前还没有完全确定。曾经有一些分析证明，蛇可能是中间宿主，也有人说水貂是中间宿主，最近，又说穿山甲是新型冠状病毒的中间宿主，并且穿山甲的可能性最大。

你有没有发现，蛇、水貂、穿山甲这3种动物，都是某些人爱吃的野生动物？病毒有可能就是通过这些野生动物传染给了人，跟当年的SARS病毒的暴发如出一辙。当然，说到中间宿主，我认为可能不一定是一种，也有可能这3种都有，或者还有其他中间宿主。中间宿主的叫法也不一定确切，这个病毒也有可能会感染很多物种。容易被他感染的都是易感物种，都能作为中间宿主。因此，我们要远离野生动物，拒绝吃野味。病毒为什么要侵染人？

病毒原来在山洞里，跟蝙蝠在一起，本来生活的好好的，为什么要感染人呢？实际上，感染人并不是病毒的终极目的，而是为了生存和繁衍病毒自己。对病毒来说，感染人纯属意外，因为病毒发生了突变，有可能跟某些病毒进行了基因交换，或者因为单链RNA病毒特别容易突变，造成了基因组的改变。这些基因突变之后，正好可以让它外面的蛋白能识别人的细胞了，它就能侵染人了，人的细胞就理所当然地成为它繁衍后代的工具。如何防控病毒感染？

我们现在已经知道新型冠状病毒是一种RNA病毒。这种RNA病毒其实还有很多种，比如艾滋病病毒、丙肝病毒、乙脑病毒，还有所有的流感病毒、脊髓灰质炎病毒等，这些都属于RNA病毒。对这些名字大家是不是并不陌生？这是因为这些病毒都能对人类的健康造成很大威胁，很多病毒甚至可以造成人的死亡，所以它们的曝光率比较高。为什么RNA病毒这么厉害呢？因为RNA病毒跟DNA病毒比起来，RNA自身复制更高效，感染能力就更强，也更容易导致人类疾病。

因为病毒它太简单了，就那么几个蛋白质，加个核酸，科学家想找个靶点抑制或者杀死它特别困难。甚至好不容易找到一个靶点之后，这个靶点还发生了变异。所以科研人员对这类病毒的药物研发或疫苗研发特别不容易。

但是，这种病毒有一个“优点”，就是它的抵抗力比较差。相对于DNA病毒来说，RNA病毒的抵抗力弱，特别容易被杀死。在体外，新型冠状病毒用紫外线照射几十分钟就能被杀死。它对热也特别敏感，56℃的温度时30分钟就能把它杀死，如果温度再高点的话，只需更短时间就能杀死它。另外，75%乙醇也很容易杀死这个病毒，含氯消毒剂、过氧乙酸这些也都可以。所以，这个病毒虽然很厉害，但是在体外容易被杀死。现在的防控措施，比如加强环境消毒、加强家里消毒、加强个人的清洁消毒，都是可以把病毒杀死、预防病毒传播的。

只要这个病毒在环境中存在，我们很容易用一些方法把它杀死。比较难的是什么？是这个病毒一旦进了人体，侵入人体细胞，我们就没有什么方法能杀死它了。

关于新型冠状病毒，我们现在已经知道它比较容易传播，可以通过飞沫、接触或者气溶胶传播，而且现在已经知道这个病毒是可以人传人的。现在还发现有一些人传播病毒能力很强，一个人可能感染十几个人甚至更多。感染之后有一定致死率，现在致死率相对来说不是特别高，大概在2.4%。在一些地方，它的致死率不足1%。这个致死率相对于已知的其他冠状病毒来说并不高。SARS的致死率大概在9%，MERS致死率大概在37%。即使感染新型冠状病毒，症状也以轻症为主，大概有82%的人感染病毒之后表现是轻症，只有15%的人表现会比较严重，大概只有3%的人会表现出重症。

这种病毒还有一个特别明显的特点，就是特别容易潜伏。有些人初期发病时，没有任何症状，没有头疼，没有发热，甚至没有感冒症状。但是，潜伏一段时间后，就会很快表现出症状。有研究说潜伏期平均7天左右，一般在14天之内都会发病。但例外总是有，通过几千人的分析，钟南山院士团队找到了一个人，他的潜伏期达到了24天。所以，这个病毒还是比较“狡猾”的。这就更需要大家密切关注，持续监测。

很可惜，目前还没有任何一种药物能治疗这种病毒感染所致的肺炎。科学家已经尝试使用了一些抗病毒药物、复合抗生素，还有一些激素，都不能有效治疗病毒感染。治疗时，主要是维持患者的生命体征，最终靠人体自身的免疫力对抗病毒。新型冠状病毒的疫苗也还没有，早期筛选出的一些已经上市的药物也没有发现明显的治疗效果。现在美国的一款药物正在中国做三期临床试验，希望这个药物效果比较好，但是目前临床效果还没有公布。

对于现在的冠状病毒我们可以采取的措施就是切断它的传播途径，比如刚才提到的飞沫传播和接触传播，我们在家里不出门、不聚集、不和其他人交流，就已经在阻断病毒的传播了。如果大家没什么事，在家里等待，避免让这个病毒把你当成它繁殖后代的工具就是最好的疫情防控方式了。(1)　TED演讲：TED，technology, entertainment, design，即技术、娱乐、设计，是美国的一家私有非营利机构，该机构以它组织的TED大会著称，这个会议的宗旨是“值得传播的创意”。大会演讲嘉宾多为企业家、科学家、创造者、慈善家等，其演讲视频会放在互联网上，供全球观众免费观看。第二章　人体微生物

对于微生物，大家可能都听说过，包括细菌、病毒、真菌，还有原生动物、衣原体，支原体等。这次的新型冠状病毒就是微生物的一种——病毒。下面，我们先了解一下什么是人体微生物。人体微生物分布广泛

人体有大量我们肉眼看不到的微生物。它们几乎分布在我们身体的各个角落。我们的眼睛、皮肤、口腔、食管、胃、肺，还有我们的肠道，体表和体内各个部分几乎都有微生物的分布。

除了我们原来认为应该有菌的部位，比如皮肤外，随着基因检测技术的发展，我们原来认为无菌的地方，现在也发现有菌了，比如肺脏。近期的研究发现，肺脏中有几百种微生物。再比如血液和尿液，我们认为其中应该没有菌，特别是在健康人的血液中，根本不应该有菌。但是，现在发现血液和尿液中都存在微生物。更让人惊讶的是，最近几年，科学家在孕妇子宫里的胎儿、胎盘，甚至人的大脑里，这些我们原来认为也不应该有菌的部位都检测到了微生物。人体微生物种类多，数量多

这个“多”表现在人体微生物的种类和数量都非常多。

在人体的细菌种类超过1000种，真菌也有几百种，而病毒的数量可能比细菌和真菌的数量加起来还要多。

人体微生物的数量可以达到100万亿个，而人体自身细胞的数量有多少呢？大概只有60万亿个，很明显，人体容纳的微生物的数量要远大于我们自身细胞数量。人体微生物编码的基因数量那就更多了。人体大概有2.3万个基因，而人体微生物编码的基因数量可以达到900万个，远远大于人体自身的基因数量。

现在也把人称作“超级生物体”，也就是说我们人类已经不是原来的“人”了，而是由人体和与人共生的微生物共同构成的“超级生命体”。人体微生物和人之间的共生关系

人体微生物彼此之间形成了非常复杂的关系网络，菌和菌之间，既有竞争也有合作。菌和人体之间也同时存在竞争与合作。肠道微生物和肠道共同构成了一个生态系统，即肠道微生态系统。

从人体来看，肠道微生态只是人体微生态中的一个。人体各部位也都有自己的微环境。在这些微环境里，环境特征差别非常大，比如不同部位的酸碱度不同，微生物组成就会不同。消化道中，胃里的pH值非常低，这里的微生物数量也非常少。但是，在结肠和直肠，pH会很快升高，微生物的种类、数量也会增多。

另外，随着含水量的不同，微生物的组成也不一样。例如，皮肤很干燥，跟空气直接接触，水分少，氧气也比较充足，体表的微生物组成和肠道微生物组成差异非常大。肠道远离空气，绝大部分都是厌氧菌；而皮肤、口腔有相当多的好氧菌，或兼性厌氧菌。

不同的微环境造成了不同的微生物组成。当然，人体不同部位的微生物，有自己独特的与所在部位匹配的功能。人体微生物有什么作用？

肠道微生物和人之间是一种共生关系，两者之间是相互支持、互惠互利的。这些微生物对人体的作用主要包括以下几个方面。

第一，营养代谢作用。

肠道里分布的这么多微生物，可以帮助人体分解食物。我们吃下去的食物，为人体提供营养；同时，这些食物也是肠道微生物的唯一食物来源。这些微生物把这些食物分解、利用，除了满足自己的需要之外，还会产生一些营养素供给人体，比如肠道中的一些微生物可以合成人体不能合成的B族维生素。

第二，调节作用。

微生物在肠道可以产生非常多的活性物质，比如一些抗菌物质、激素和神经递质等，人体中约有95%的五羟色胺和50%的多巴胺都来自于肠道。五羟色胺和多巴胺一样是快乐激素，可以让我们的心情变好。这些肠道微生物产生的活性物质可以调节我们的身体活动、行为和情绪，可以说人的吃、喝、拉、撒、睡，以及我们的喜、怒、哀、乐都或多或少地受到肠道微生物的影响。

第三，训练人体免疫系统。

肠道微生物几乎占了人体微生物的80%，几十万亿的微生物生活在肠道，想一想就觉得震惊。但是，为什么我们可以面对这么多微生物而不发病呢？面对这么多的微生物，需要人体派出专门的“人”来管理的。

靠谁管呢？只能靠人体的免疫系统。人体的免疫系统在运营和维持着，或者管理着肠道微生物。人的后天免疫系统的发育过程跟这些微生物密切相关。在微生物与人数百万年的共同进化过程中，在它们之间长期的较量过程中，彼此之间长期的相互沟通、相互交流，最终，人体掌握了管理这么多微生物的能力。在这个过程中，这些微生物也在“教育”我们的免疫系统。正是因为微生物的存在，后天免疫系统才会发育得更好。

还有一个数字值得大家记住，人体70%的免疫系统是位于肠道的，而80%的微生物也是位于肠道的，大比例的微生物和免疫系统都位于人的肠道，这不是偶然，而是必然。第三章　肠道微生态与人体免疫力

在人的体内、体外都充满了微生物。我们在生存的环境中也都不可避免地要跟微生物接触。在人和微生物数百万年的共同进化过程中，通过无数次的战争和妥协，双方斗智斗勇。为了避免这些微生物闹事，防止它们把我们当作食物给吃掉，人体的免疫系统现在已经非常先进、完善和强大了。下面，我们一起认识一下人体强大的免疫系统。人体免疫系统

具体来说，人体的免疫系统包括两类，一类是先天免疫，另一类是后天免疫。什么是先天免疫？

先天免疫是指人一出生就有的免疫能力，主要包括一些免疫细胞，比如B细胞、白细胞，还有一些巨噬细胞。巨噬细胞主要负责把病毒等病原体给吞掉。一旦有不好的微生物进入人体，巨噬细胞就会出动，把它们“吃”掉，抑制它们的进一步侵入。同时，吃掉微生物之后，它还会给人体发信号，告诉人体，有“坏人”来了，赶紧采取措施，这时候人体就会发热，目的是通过高温抑制病原菌的复制。

另外，被感染的人体细胞还会发出一些炎性因子，也就是一些求救信号，告诉人体免疫系统：病毒来了，有“敌情”，赶紧过来支援我！这时候这些炎性信号会很快传播给免疫系统的其他细胞，这些免疫细胞很快对被感染的细胞进行处理或者是给予支援。

病毒侵入细胞之后，一般都躲在细胞里，一般的杀毒方式或者免疫细胞很难把病毒给揪出来杀死。好在人体有一些T细胞，专门对付细胞里的病毒，它们就是自然杀伤细胞。这种细胞是天生的杀手，它们对付这种病毒的方式很独特：平常没事的时候一直在血液里“巡逻”，当发现或者接收到细胞发出的危险和求救信号时，它们就迅速赶过去。但是，在赶过去之后，它们不是杀病毒的，而是杀那些被病毒感染的细胞。为了防止病毒扩散，它们会迅速把那些被感染的细胞，连同细胞里的病毒一起给消灭掉。这种“杀敌一千，自损八百”的方法看起来非常不划算，但这也是没有办法的办法。在大量的免疫细胞到来之前，在抗体产生之前，病毒一旦侵入细胞开始繁殖之后，病毒的数量会大幅上升，到那时候再杀死病毒就会更难。当然，这种方式也不能持续太长的时间，因为细胞被大量吞噬之后会影响器官的功能，有可能导致器官衰竭，加重感染症状，甚至危及生命。有时候，这种吞噬作用太强，比病毒先杀死人的反而是对病毒反应过激的免疫系统本身。

另外，为了对抗病毒，免疫细胞还会产生一些干扰素。干扰素既可以拉响警报，又可以阻断病毒的繁殖。免疫系统接到警报信号之后，一些免疫细胞就开始采取措施对抗病毒。什么是后天免疫？

试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]

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