醫病關係

病毒有什麼用?回到生命源頭,看見這群擾人又神秘的小東西

即使病毒屢屢對人類造成傷害,隨機運作了「物競天擇」的原理,人類並不會因此全部滅亡。 即使病毒屢屢對人類造成傷害,隨機運作了「物競天擇」的原理,人類並不會因此全部滅亡。 圖片來源:Creativa Images/Shutterstock

病毒的存在既古老,也很後現代。因為病毒可能在地球上第一個細胞進化出來時就存在了;又由於病毒會不斷演化變異,難以下定論,所以很後現代。

長年在長庚大學新興病毒感染研究中心服務的施信如教授,一旦發生疫情,她的首要任務便是帶領團隊迅速檢驗病毒,同時也參與疫苗與抗病毒藥物的研發。會走上這條探索未知的科研道路,可能源自冒險挑戰的天性,她回憶小時候硬要跟著哥哥施益民教授去其他地方探險玩耍,儘管兩人迷路了,卻不感害怕,還是找到回家的路。

施信如教授年輕時的人生志願是習醫救人,雖因考試分數些微差距而就讀台大醫技系,後來繼續赴美攻讀分子生物及生物化學博士,就開始投入流感病毒的研究領域,彷彿上帝恩賜的機會,讓她期許可以幫助臨床醫生和科學界去對抗病毒。

長庚大學新興病毒感染研究中心主任施信如教授,長年與病毒為伍,歷經禽流感、腸病毒、新冠病毒,時常得全副武裝,進入第三級實驗室。圖片來源:大愛電視提供。

如果沒有病毒,我們將失去地球上的生物多樣性

提到病毒,這個地球可是一點都不缺乏,是最擾人的神祕微小生物,似活非活,甚至只是極小一片遺傳物質而已,全賴寄生於宿主才能繁衍,猶如超自然的吸血鬼。然而,地球的大自然,還非得靠病毒不可。就連人類的基因組中,都殘存為數不少感染古老病毒的遺傳物質,成為我們人體細胞的一部分,有些還扮演著生存繁衍的關鍵角色。

說起大自然,我們多半知道充滿了細菌,細菌分好壞,病毒也是。細菌既是生命演化的源頭,那病毒又在幹什麼?原來病毒可以平衡大自然。病毒會攜帶基因,從一個宿主傳遞到另一個宿主,地球生態之所以如此多采多姿,也就是由於基因會互相傳遞,然後造就物種的多樣性。最著名的例子是噬菌體,一種存在於細菌中的病毒,英文名稱phagein,源自拉丁文,意義是吞噬與破壞,自然界的常態就是有破壞才有重生。

佔有地球大部分面積的海洋裡,有超過90%的生命形式是微生物,病毒每天會消除大量細菌和其他微生物,達到平衡狀態,讓浮游植物獲得足夠養分,進行高速光合作用,產生氧氣,以維持地球上大部分的生命。

病毒與免疫系統的博弈

病毒遠早於人類出現,與生命演化有關,從大自然的角度來看,人類如同其他所有生物,勢必要與病毒共處。自然界所具有破壞與重生的平衡力量,會同等對待人類,但即使病毒屢屢對人類造成傷害,隨機運作了「物競天擇」的原理,人類並不會因此全部滅亡。只不過,病毒還是會奪走個體生命,就像曾於1998年台灣爆發的腸病毒大流行,造成數萬人感染,雖然多數是嬰幼童,但也有年老的患者,這其實就與人體的免疫力相關。

現代科學界將免疫力當成是在人體的複雜系統內,彼此互相依賴與協調合作的機制,具有不可思議的驚奇能力。首道防衛關卡是皮膚和黏膜,能夠合成遏止病菌成長的生化物質,以及具有能導致發炎並吸收病原體的細胞。然後是第二道先天性免疫反應的防線,透過巨噬細胞等白血球去吞噬病毒,或分泌干擾素阻止病毒進入細胞內複製。倘若前二道防線失守,就會針對所接觸的特定抗原,啟動後天免疫反應(適應性免疫反應),主要由任務專一的特種部隊──具有記憶功能的T細胞、B細胞兩類淋巴細胞所組成,會產生我們耳熟能詳的抗體。但是如果病毒直接攻擊免疫細胞,例如腸病毒侵犯免疫系統尚未成熟的新生兒,就會使得淋巴球減少而失去保護力。

當免疫細胞和病毒作戰之時,宿主就成為戰場,造成破壞,嚴重者則產生不分敵我的細胞激素風暴,形成肺炎、急性呼吸道衰竭,進而可能導致死亡。免疫力猶如雙面刃,既是老天賜予的禮物,也有惡魔無情的猙獰面目。有意思的是,因為鯊魚沒有T細胞,所以受病毒感染時,並不會有強烈的免疫反應。

病毒的本質,就是不斷捲土重來

現在問題來了!在本世紀這場新冠病毒大流行期間,許多人一再重複感染,原本能有效禦敵的抗體似乎失靈了,或者說是免疫細胞失去了記憶,認不得改頭換面的新敵人。其實這肇因於病毒具有基因變異的特殊能力,即所謂的突變,如同流感病毒和腸病毒,一直在自行創造新病毒。人類的基因,在細胞複製時出錯,會自行修正,可是病毒極小,沒這樣的能力,複製錯了,將錯就錯。尤其是RNA病毒的基因突變得很快,可能變得有抗藥性、或毒性更強,也可能變得溫和。病毒為了要生存,避免被抗體消滅,就會持續突變演化。

對比上一個世紀初期相近的年代,被稱為「大流行病之母」(the Mother of All Pandemics)的西班牙流感席捲全球。根據世界衛生組織(WHO)和美國疾控中心(CDC)的數據,1918~1920年間全球流感造成約5千萬人死亡,感染人數約18億人,超過當時世界人口的三分之一。專家認為當年的流感病毒株H1N1至今並未絕跡,而是逐漸退居幕後,變成年復一年的季節性流感。因此,每隔一段時間,H1N1的直系後代會與禽流感或豬流感病毒結合,產生強大的新病毒株,潛伏在人類生活環境中伺機而動。

法國存在主義文學家卡謬(Albert Camus)以其小說名著《瘟疫》(La Peste)的故事,表達出不少洞見:「不,你沒明白,它的本質就是不斷地重來」。所以無論是流感或是新興病毒,都有必要追溯源頭,明白發生的原因和過程,以防範捲土重來。一位軍人出身的病毒學家托本伯格(Jeffrey Taubenberger)試圖去追獵1918年的流感病毒,在美國武裝部隊病理研究所(AFIP)地下室找到存儲的標本,抽離解析出流感病毒8段基因的5段序列,未竟全功。

而另一位病理學家胡爾廷(Johan Hultin)年輕時,藉由當時的新興科學「考古微生物學」的方法,曾經想從阿拉斯加一處小鎮埋藏在永凍層的病故者身上,分離出1918年的流感病毒,但卻一無所獲。在他讀到托本伯格發表的文章後,決心重返阿拉斯加,挖掘出一具婦女遺體,終於從肺部組織取得完整病毒樣本,結果發現是源自鳥類的禽流感,而且是直接跳到人類身上,成為一種全新的病毒株,這就打破了傳統以為會先經過豬隻才再傳染給人類的論點。

如何與病毒共處?

在流感的傳播途徑和演化過程充分撥雲見日之後,人類依然忙於提防各種流感病毒的交替威脅。雖然科學界深知流感變異的新興病毒蠢蠢欲動,卻也對新冠病毒的誕生感到十分意外。2003年SARS帶來的震撼令人記憶猶新,其後,SARS-CoV-2病毒所造成的全球疫情綿延3年之久,至今仍讓人不安的是,在700萬人付出生命的代價之後,我們該如何自處?如何與病毒共處?

施信如教授深信病毒大流行所帶來的啟示,會讓染病者產生同病相憐的同理心,同時正向快樂的心態,是面對未來病毒時,最佳的良性循環。她引用舊約聖經《傳道書》:「生有時,死有時,生病有時」的智慧,印證一旦感染流感或新冠病毒,除了現代的疫苗與藥物,經由時間來讓人體逐漸復原受損的組織,也是自然界賦予的恩典。

如今科學家們努力研究發展出成熟進步的技術,從快速檢驗、醫療照護到公共衛生領域的齊心合力,讓我們身處在這個最壞也是最好的時代。而台灣的相關科研仍須積極與國際團隊合作,共享研究成果,才能因應百變病毒,造福全人類。

據信由所羅門王創作的《傳道書》所示,他將自己的許多輝煌成就,甚至竭力追求的智慧都視為虛空,毫無價值。然而他仍懷抱希望,相信生命是上帝為了使人喜樂行善而賜予的。面對病毒,這是一劑永恆不變的良藥。


更多演講論述,請看大愛電視《人文講堂》節目:〈病毒的變與不變〉

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