细思极恐 | BBC史诗级纪录片《细胞内部之旅》推演新冠病毒侵蚀人体全过程

纪录片《细胞内部之旅》推演新冠病毒侵蚀人体全过程

        新冠病毒来袭，人人自危草木皆兵。其实面对病毒，单单恐惧是没有用的，要知道在与病毒30亿年的抗争中，我们的有机生命体早已演化成一部绞杀病毒的机器。今天顽仔将向大家推荐一部BBC史诗级纪录片《细胞内部之旅》，完整推演新冠病毒入侵人体的全过程。当了解事情的真相后，才会消除自身的恐惧，更懂得如何科学有效的预防病毒侵袭。

人体内的星球大战

        冠状病毒属于RNA病毒，它是通过S-蛋白与人ACE2互作的分子机制，来感染人的呼吸道上皮细胞。它的特点就是进化快，因为RNA相比于DNA更不稳定，所以复制出错的概率更高。因为进化快和变异快的原因，它也可能很快把自己进化没了，这就是为什么当年SARS只有一次爆发，后来就没有再出现的原因。但与此同时，RNA病毒还有一个副作用就是很难设计疫苗，因为等到疫苗设计好时，病毒的基因可能已经有了很大的变化了。

        影片中也诠释了RNA聚合酶的定义：催化以DNA为模板、三磷酸核糖核苷为底物、通过磷酸二酯键而聚合的合成RNA的酶。其行为奇怪，在产生RNA转录本时停停顿顿，经常休息。

        RNA复制就是以DNA为模板合成RNA。如果说DNA对蛋白质来说是一张图纸，那么RNA就是能够下达指令的建筑商。

病毒如何人际传播

        如纪录片《细胞内部之旅》描述，喷嚏和飞沫是最主要的传播方式。尤其是喷嚏危害最大，甚至一滴液珠就携带有数百万个入侵病毒 ，它们穿过人体的薄弱点，眼睛、口腔、鼻腔。这些外来的入侵者是极其狡猾的致命机器，可以引起各种各样的疾病，从一般感冒到肺炎。

        病毒坚固外壳内含有一些简单的指令，它的任务是破坏细胞防御，朝着细胞核一路前进，一旦到达细胞核，任何一个这种病毒，都能控制细胞中健康的DNA，并且将其替换为自己具有破坏性的DNA。

        细胞核，原来是细胞组织的中心，被攻破后成为了一万个致命基因的住所，每一个都准备好扩散，然后尽可能多地去感染更多的细胞。当然包括宿主自身和其他个体。

        因为这支军队的唯一目标就是，增殖并摧毁尽可能多的人体细胞，最后爆发导致疾病，甚至死亡。在病毒复制的潜伏期内，通过携带病毒的个体向更多的途径扩散，其中最快捷有效的传播方式就是喷嚏。

        这也就是为什么，在众多防范措施中，特别重要的一条就是“戴口罩”。如有咳嗽、喷嚏时，注意用纸巾、衣物遮挡口鼻以减少病菌传播。

        （▲注：关于打喷嚏的危害可以参考 135纪录片 分享的另一部疫情纪录片： 一个喷嚏一场飓风 | 高分纪录片《看不见的世界》10分钟就能刷新你的三观）

冠状病毒如何摧毁人体

        人是世界的一个个体，但是人体本身也又是一个系统。也许你感受不到，但你的身体里确实无时无刻不在发生着动态变化，吃饭时，睡觉时，健康或生病时……

        细胞要么在新生、成长、增殖，要么在充当“健康卫士”，奋勇杀敌，特别是那些免疫细胞，可是一刻都不闲着。

        但是狡诈的病毒在30亿年的斗争中也身经百战，他们通过9个步骤攻破人体重重防御进入细胞核。

第一步：躲过白细胞抗体防线

        病毒的目标是我们鼻腔黏膜上的一个细胞，但是在它到达目标外壁之前，会遭遇大量的抵抗者。当病菌侵入人体体内时，白细胞能通过变形而穿过毛细血管壁，集中到病菌入侵部位。这就像在穿越时空隧道。

      抗体在细胞之间的空旷地带巡逻，它们的任务是发现并中和病毒，一旦识别已知敌人，它们就会紧紧钳住敌人的外壳，通过将它们铐在一起，游荡在外以病毒为食的白细胞就更容易捕获病毒。

      抗体构筑了有力的第一道防线，但很快寡不敌众，成千上万的病毒到达了表皮细胞的细胞膜外。

第二步：突破细胞膜

      接下来入侵即将开始，一队病毒抵达了细胞膜表面，错综复杂的细胞膜构筑了第二道防线。任何外物都被阻挡在外，除非细胞识别对方无害。比如营养物和蛋白质，它们有着与细胞膜表面的锁相匹配的特殊钥匙，才能通过。

      但经过数十亿年的斗争，腺病毒演化出了这一专用钥匙的拷贝，抗体让大量的病毒钥匙失去了功能，但仍有很多漏网之鱼细胞膜表面的锁被病毒愚弄，病毒大军长驱直入，就像最原始的特洛伊木马一般。

        细胞膜下的膜蛋白误以为对方是重要的营养素，准备接受病毒，膜蛋白下拉细胞膜形成了一个囊泡，将病毒包裹其间[称为胞吞]，一个分离膜蛋白挤出囊泡将病毒送入细胞内部。

第三步：利用核内体的分解

        病毒大军用障眼法顺利进入表皮细胞内，但细胞也拥有坚不可摧的防御组织，阻止病毒进一步入侵。送入细胞内部的物质，都会迅速被细胞内分拣站捕获拘留，它们叫做核内体。分拣站开始处理进入的物质，包括病毒，以便能把它们输送到细胞内各处。

        先将其分解，核内体的外壁与专门的蛋白泵相匹配，这种泵会释放带电氢原子，使核内体内部呈浓酸性，这种酸能够把营养物质分解成更小的分子，以便细胞运输和消化。

        酸开始侵蚀病毒的外壁，病毒开始瓦解。这本应对腺病毒造成毁灭性的打击，但实际上，这种酸恰恰也是，病毒逃脱计划的一部分。

        病毒上用以附着细胞的外鞘，是最先被分解的部分，但随着它们的瓦解，会从病毒内部释放一种特殊蛋白质，对分拣站外壁发起攻击，这种怪异的蛋白质能将外壁撕裂，病毒自由了。

        但不是每个病毒都能成功，在临近的分拣站，抗体紧紧粘在病毒表面，将病毒五花大绑，防止病毒从内部释放用以逃脱的蛋白质。

        成千上万的病毒，最终都死在了分拣站，但还有很多侥幸逃脱。现在，它们自由地在细胞内漂浮，从核内体中越狱成功后，病毒大军里侵入细胞核的目标又近了一步。

第四步：利用动力蛋白助跑

        但90%的病毒止步于此。虽然它们离细胞核只有五千分之一毫米的距离，对它们来说，就像有160万公里之遥。尽管它们始终处于熙熙攘攘的细胞活动中，这些入侵者却无法自行移动，它们也无法利用细胞内漂浮的发电站也就是线粒体所产生的能量。

        到现在为止，病毒的内部电流支撑它来到这里，现在它需要帮助。就在细胞膜的下方有许多搬运工人，即动力蛋白，在等待着核内体中被处理的营养物质。这些可以动力腿能够捕捉任何有配对接口的分子，并在微管上，也就是细胞内的公路上，将它们运到最终的目的地。

        在这场持续了十亿年的猫鼠游戏中，病毒为吸引动力蛋白进化出了精准的接口，这对由细胞供应能量的动力腿不经意地帮助病毒踏上了通向细胞核的旅程。

        动力蛋白是自然界中的奇迹，以每分钟六千步的速度，必须放慢超过三十多倍才能看清，它们通往细胞核的路程相当于跑两个马拉松赛程，全程52英里[84公里]，以奥运会短跑选手的速度跑完。

        但速度不能代表一切，细胞内的微管公路通向细胞核，但这条路上分布着无数障碍，而且搬运工只能朝一个方向前进。

        病毒再次陷入无助之境，在这里，一条微管挡住了它的去路，但最新的发现令科学家们重新思考他们对细胞内运输系统的认识。

        它表明运动蛋白有不止一对可以运动的腿，它们还可以向着反方向移动，这两对特殊的腿相互合作，可以越过大部分障碍，病毒再次踏上了旅程，腺病毒开始攻击鼻腔黏膜中的表皮细胞。

第五步：躲过特殊蛋白的侦查

        截至不久以前，科学家们认为一旦病毒大军到达这里，它们就势不可挡了，但新的研究揭示还有一条前所未知的防线存在于细胞中。

        研究者们发现一种特殊的蛋白质，散布在细胞内的公路系统旁，不断寻找携带抗体的任何物质，例如细胞表面附着在病毒上的抗体，这些蛋白质会吸附到抗体上，这会引发连锁反应，吸引其他的特殊蛋白质，最终标示出要摧毁的病毒。

        一种称为蛋白酶体的回收组织，被派到现场，摧毁病毒，在抗体的通报下，特殊蛋白质和回收机器的合作，能在数小时内消灭一支病毒部队。

        但只需一个病毒就能摧毁整个细胞，这个病毒躲过了侦察，没有了抗体，对细胞的回收机器来说它是隐形的。现在，没有东西可以阻止这个病毒实现它的目标了，病毒现在距离细胞核只有千分之一毫米了，但是要达到它的目的，它必须先进入细胞核。

第六步：进入细胞核

        细胞核位于细胞中心，比病毒大一百万倍，并被一层外皮保护着，外皮与细胞外壁类似，但是更难突破。进去的路只有一条，通往细胞的入口，是一种特殊的通道，它名叫核孔。在核孔表面，蛋白质构成的触手寻找分子并把它们拉进核孔，通过这条通道，数十亿的化学信息及指示在DNA和细胞间传递。

        病毒必须进入内部，才能完成它的工作，但它进入需要许可，病毒的外壳再次携带适当的通行证，但这名入侵者体型过大，病毒并没有因此而气馁，当动力蛋白以为它们遇到了另一个障碍，它们就改变行进方向，与看守核孔的蛋白质触手展开了拉锯战。

        最终，病毒被扯得四分五裂，这看起来像是病毒的末日。实际上，这确实病毒的妙策，在动力蛋白与核孔的拉锯战中，病毒被四分五裂，但也卸下了病毒的累赘，令它们进入了细胞的指挥控制中心。

第七步：控制DNA

        在这场侵略的每一个阶段中，病毒都利用了细胞自身的机制，来解除细胞的防御。

        现在，它试图用这个策略无情地进行最后一击，细胞核内存在着DNA组织，它们一直注意着身体发出的指示，有的会接收这些指示，它们会设计特殊的蓝图，以制造某种特殊的蛋白质。

        但这些机器无法分辨细胞DNA和病毒DNA之间的差异。它们在不知情的情况下，开始把病毒代码转变成上千条指令，让细胞内的各个组织执行，这是一张以感染全身为目标而制造蛋白质的死亡蓝图。

        现在，这些来自病毒的指令，从细胞核倾巢而出，穿过核孔，重新回到细胞内。在这里，核糖体部队，作为移动的蛋白质工厂，接收了这些蓝图。一般来说，这些细胞器把我们的DNA蓝图，转变成对细胞来说很重要的蛋白质。现在因为病毒的指示，它们开始为新的病毒大军制造原材料。

        每一种新的蛋白质，都被仔细地折叠成应有的形状，一件又一件，组成大军所需要的零件都被它们制造出来。但这些零件本身，不会在这里组装。新的病毒大军在细胞核内部原地重建，离细胞最重要的基因制造器更近。

        这些碎片通过核孔回到细胞中心，在它们这项工作进行的同时，病毒把注意力转移到细胞的DNA上，它会让一切它不需要的正常进程停止，让DNA全部精力都集中于克隆病毒，其他一切都会停止。

第八步：躲过动力蛋白的侦查

        但是在所有正常活动停止之前，一种动力蛋白会到达细胞表面，它携带着一种重要信息，来警告周围的细胞。

        病毒入侵即将成功的时候，受损细胞会向外界发出预警，蛋白颗粒通常都含有健康的蛋白碎片，并将它们带到细胞表面，告知外界这个细胞很健全，如今它们携带被病毒大军丢弃的碎片。

        在细胞表面，这些颗粒解开包裹，入侵的病毒碎片则被暴露出来，这些都是对身体免疫系统的预警，是细胞遭受攻击后在其表面发出的死亡遗言。

        如果病毒碎片被体内巡逻的白血球细胞侦察到，它们会将细胞连同里面的病毒一并消灭。

        但是病毒会通过各种逃逸机制逃逸机体的免疫，比如乙肝病毒通过大量分泌S蛋白，导致免疫耐受，让我们的免疫细胞进入耗竭状态，对病毒特异性抗原视而不见。

        如果没有被侦察到，病毒会接连感染一个又一个细胞。

第九步：传送DNA拷贝

        在一天时间里，病毒就会完全控制表皮细胞，细胞的DNA被麻痹后，细胞会逐渐腐烂，唯一能进行的活动就是建立病毒大军。

        这些碎片在细胞核内聚集，病毒的衣壳自行组装，能够让病毒与细胞内搬运工，即动力蛋白配对的接口，已经在衣壳表面形成，新的纤维构成了病毒上与细胞膜配对的钥匙。但是衣壳只是运输载体，没有运载物就毫无用处。

        最终，数千个病毒开始疯狂的DNA拷贝，被传送到病毒大军中。每一串都是病毒衣壳长度的两百多倍，被整齐地折叠在细小的细胞内部整装待发。直到能够侵入另一个细胞核中，然后重新开始上述的过程。

        这支大军仅仅是一个病毒，传送了一串DNA所造就的。然而现在随着细胞核的摧毁，导致一万个致命病毒，每一个都准备好扩散，然后尽可能多地去感染我们体内的所有细胞，彻底摧毁我们的身体。

        这就是新冠病毒可怕而真实的写照，然而人体也并非一无是处。病毒的侵害也因人而异，有些抵抗力强的个体完全可以击败病毒的入侵。这样无形中也切断了病毒扩散的途径。

        每时每刻，人体和病毒的战争，在每个人身上都在爆发，双方之间随时随地不停地博弈，改变自己也改变对方，完善自己也完善对方。

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