推荐序 1
绝对寄生的极微小生物却是危害人类性命的恐怖分子 病毒究竟是何物
病毒是绝对寄生的一种「物质」,它是地球上最小的「生物」!
我在大学教授病毒学,第一堂课一定会跟学生强调上述这句话。其实病毒是介于「生物」与「非生物」之间,病毒仅带着遗传物质,需要在活细胞中复制,但是本身又没有完整细胞的构造,因此很难归类为生物。关于病毒是不是生物,本书一开始就很清楚地说明。病毒在生物学上的定义是:
一、构造简单、非生物性及组织性
二、核酸仅有一种形式 DNA或RNA
三、仅能在活细胞中复制
每次上完课之后,总会有学生反应:「原来病毒的定义是这样。」或者,学生上课后的心得总是写到:「过去对于病毒一知半解,今天听完王教授上课讲解后,总算对病毒有些深刻的印象。」
「病毒」这个名词是每个人都听过的字眼,也常常在电视新闻报导中听到各种病毒感染的消息。但是,仔细去问问高中生,甚至大学毕业生什么是病毒,大部分的学生都回答不出重点,常常就是「病毒很小,会导致人生病…等等」,还有一些一知半解的观念。我很高兴城邦易博士出版社规划出版这本书,非常具有学术专业、却又是利用很浅显的文字,向社会大众介绍什么是病毒。重要的是,这本书适合各个年龄层的学生阅读,从小学三、四年级开始,学生可以从书本中的介绍,了解什么是病毒,尤其是书本中图解的部分,很容易让中、小学生了解病毒的特性,如何感染人体、病毒的生活史;还有就是保护人体对抗病毒的免疫系统机制。
这本书同样适合大专生及社会人士阅读,看完这本书的病毒介绍,不管是不是就读过生物科技相关领域的人,都会很清楚「病毒」到底是什么东西。尤其是每年都会从新闻报导中得知的病毒感染症流行的威胁,从过去的 SARS、流行性感冒、伊波拉病毒,甚至于今年3月份开始在韩国爆发的 MERS 中东唿吸症候群。看完这本书,对于这些病毒有了全盘性的认知,不会再一知半解了。
超级细菌的出现
大家都听过「超级细菌」这个名词。超级细菌的特性就是这类的细菌几乎没有办法使用抗生素来消灭,一旦感染人体,就会一直侵害人类的细胞,因为无法使用抗生素治癒,最后导致死亡。科学家相信,超级细菌是人类造成的;过去一个世纪以来,医界过度使用抗生素,加上病人服用抗生素的观念不正确,使得一些细菌开始产生抗药性,更甚者,有些种类的细菌居然会对抗目前医学界发明的每一种抗生素,因而产生了「超级细菌」。
那将来是否会有「超级病毒」产生呢?病毒会感染人类、动物及植物,甚至于感染细菌(噬菌体,本书有介绍)。所幸,这些病毒的感染对象都是「特定性」的。简单来说,植物病毒不会感染人类,即使我们不小心将植物病毒吃入体内,因为细胞表面上没有植物病毒进入的受器 (receptor),同时体内细胞没有适合植物病毒复制的环境,因此植物病毒对于人体的健康,根本没有危害。反之,我们将会感染人类的流感病毒涂抹在菸草植物的叶片上,这些植物也不会因为流感病毒的感染而死亡,这就是病毒感染的物种特异性。所以,目前没有所谓超级病毒的极危险物质。
不断突变的病毒
但是,人类总是害怕哪天出现了「超级病毒」。因为有些病毒很容易突变。
本书花了很大的章节介绍流感病毒。流感病毒就是很容易产生突变的一种病毒。尤其是病毒本身因为突变,改变了病毒的感染物种特异性,也就是大家所熟知的禽流感病毒感染人类。本书仔细介绍为何过去只有在猪只,或者鸡鸭身上找到的流感病毒,最后会传染给人类,甚至造成了全世界性的流感病毒大流行。「基因重组」是所有突变的主因,流感病毒也是利用感染宿主细胞复制过程中产生的基因重组,制造出新的混种病毒,这些在本书中都有详细的解说,可以帮助读者更清楚地了解病毒突变到底是怎么产生的,又为何流感病毒的威胁一直存在。
事实上流感病毒的突变,也是病毒学家很喜欢研究的题材。我记得 2009 年 H1N1 新型流感病毒的世界大流行,病毒学专家很快就解出了因为病毒在宿主细胞的复制过程中,产生了新的突变性病毒,让这个病毒的感染对象从动物转而到人类。隔一年,美国病毒学家甚至在国际着名的期刊上发表了,如何在实验室中制造出这类的「突变性病毒」,论文中详细地描述如何利用细胞培养的方式,促进病毒产生突变,但是很快的,这个论文就被勒令下架了。主要原因就是不希望这类的研究被恐怖分子利用了。过去电影题材中也有描述过超级病毒的出现,结果是整个地球上的人类都几乎灭亡了。由此可知,人类对于突变性病毒的恐惧感。事实上,从「超级细菌」的例子看出来,若是将来有一天「超级病毒」会出现,人类大概是唯一的祸首!
人体的抗病毒机制——免疫系统,针对病毒的感染,人体细胞有个很好的保护机制。其实病毒感染人体细胞,大部分都会马上被人体的免疫系统机制所辨认,然后进行隔离以及破坏病毒的复制。本书针对人体细胞内免疫机制也有详细的解说。尤其是将Helper T cells(帮手T细胞)以及 Killer T cells(杀手T细胞)分别比喻成免疫系统中的老大、杀手,更是让读者很清楚明了这两种细胞的功能角色。另外,为何接种病毒疫苗会保护人体细胞免受病毒的感染,以及这些疫苗是如何发现、进而制造出来的,本书有详细而且浅显易懂的解说。
新兴病毒的流行
新兴病毒感染造成大流行,是近几年来全世界病毒学专家最重视的问题,也是危害人类性命最可怕的微生物。虽然几个世纪以来,医学研究的发达,发生在人类的各种疾病都能够妥善地治疗,但是对于无法预测的病毒感染,尤其是从区域性的感染,迅速扩展到全世界,依然是医学界永远无法避免的一个难题。举个今年3月开始在南韩发生的 MERS 病毒(中东唿吸症候群)为例,这个病毒其实与过去发生在台湾、中国大陆甚至传播到美洲地区的 SARS 病毒,是源自同一家族的冠状病毒(Coronavirus)。这种病毒会引起人类和嵴椎动物 (过去在香港蝙蝠是 SARS的主要带病毒原体))的唿吸道疾病,轻者只是普通感冒,严重者会引起严重唿吸道症状,也就是我们熟知的 SARS症状。根据报导,MERS是在2012年从一位沙乌地阿拉伯患有严重肺炎病毒的检体中分离出来。当时也受到国际卫生组织的重视,甚至国际媒体也大幅报导,大家都很担心 2009 年 SARS 大流行是否又卷土重来?
所幸过去两年来,受到MERS病毒感染的病例仅侷限于中东地区,当时英国也曾有一例病人感染MERS病毒的报导,但并没有引发大规模的社区性传染。亚洲地区近3年来也没有受到感染的病例。直到今年3月份,一位从中东地区回到南韩的病人,出现了类似的唿吸道症后群,也曾经和就诊的医师表示待过中东地区,但因为南韩在当时 SARS大流行时候并没有波及,当地的卫生单位没有处理类似新兴病毒感染症的经验,加上南韩政府以及民族性的缘故,使得整个疫情变得很严重,确诊病例有186人,死亡人数达到35人。
引起 MERS 的冠状病毒就像SARS一样具有传染性,但还是侷限性的,会造成人传人的传染性都是密切性接触的关系,尤其是照护病人的时候,个人的防护措施不当,就会让病毒在医院内大量地传染给其他病人。这次在南韩医院爆发的院内大规模感染,都是因为医院感染控制措施不当,才会造成人传人的案例。目前并没有 MERS 病毒疫苗,受到病毒感染的病人也没有特殊的治疗方式,因此致死率相对地高。
病毒是极微小的物质,却是危害人类性命的极恐怖分子。本书利用浅显的文字,配合精美的图片说明,让读者可以明了病毒的来源、病毒的生活史,以及细胞如何利用自己的免疫机制来对抗病毒。书中对于几个重要病毒,例如流感病毒、肝炎病毒等,说明得特别详细。个人认为这本书是提供全盘性了解病毒的最佳科普书刊,特别推荐这本书给国小到大专的在学学生,以及没有修习过生物医学的社会人士。
王永樑(长庚大学生物医学系副教授)
推荐序 2
人类基因Vs.病毒基因、凭人类的智力与策略一决高下 进入病毒学的开端
日籍科学家生田哲博士是药学及医学领域学有专精而闻名的国际学者,尤其难能可贵的是,他总能够在其医药专业之外,以过人的精力及兴趣,将医药新知以浅显的文字,分门别类地在大量的国际着述或邀约演讲中,以科学简明而清晰的专业逻辑素养,画龙点睛地呈现给普罗大众。
这本书更是透由他朴实却生动的笔触,根据扎实的科学理论及生物学的历史发展,从传统技术来括约最初的微生物发现史,并延伸现代科技更精微的探索观察,来定义微生物生命的发生,从而衍述到近代数种重要病毒的感染概念。作者不仅由浅入深地做有趣而逻辑式的简介,进而带领读者走进当今病毒领域的知识翰海里统整的感染疾病学与防疫概念,更与大众站在一起,关切病毒防疫上可能的重点问题探讨。
诚如本书始章介绍病毒发生的由来,其泸过微小孔径泸网及存活致病的特性,有别于传统微生物或细菌的性状。这之间的论证,作者不厌其烦地以历史缘由及科学的实验结果,一步步地说明了病毒发现的经过,这不仅阐明了科学逐步验证的因果论,更说明了即使目前看不到、摸不到、克服不来的事实,其实都是有因有缘的存在。只是这因与果,在在需要理性的思维与缜密的实验设计,才有办法突破未知的困惑与不解。依照这样的写作精神,作者在各章节的论述也都能忠实地根据科学史实与实验结果展现其逻辑的论述与发挥,对于一般读者或启蒙学生在知识的吸收与智力的激活,应该也能留下深刻而具启发的作用。
简要说来,本书作者首先确定病毒寄生掠夺宿主的依存关系,举证许多可怕的病毒不仅只是吃霸王餐,更或许是杀人不眨眼的魔王。虽然宿主得以借着本能的免疫系统做防卫的争战,但似乎总是输多赢少,甚至让免疫系统脆弱失效(例如破坏免疫系统的爱滋病病毒),或揹上过度发炎而致命的罪名(例如流感病毒感染引发的细胞激素风暴)。这些飞天钻地的小魔王却是怎样冒出来的呢?它们又如何握有怎样善变的武器呢?我想读完此书,读者一定会惊讶于各式各样素未谋面,却潜藏于自然界幽微隐处的可怕病毒,其简单而无生命的遗传基因,却也能如休眠的种子般遇缘萌发,天经地义地以自私的存活为目的,攫取可用的环境或宿主因子而代代改变其基因复制的能力,这样的病毒更以RNA病毒为代表,因为其负责基因复制的酵素,竟然是以不精准的错误率,大智若愚地让自己的子代基因产生多样性的突变歧异性。反观高等生物虽徒具有精密而庞大的基因在微调着生命现象,然而在病毒简单的基因面前竟也显得如此窘迫,或许只剩下人类天赋的智力与策略,才有能力与其一较生命的高下与长短。
环境破坏与病毒军团的侵袭
再者,以一个研究病毒的学者观点来看这本书,尽管数十年浸淫数种病毒的研究,对这病毒与宿主之间的争战与演化,我也与作者存在同样的好奇。到底各式各样的病毒是怎么样投机的生命体,我们可以事先防微杜渐吗?而病毒又与宿主在长期的争战中,能产生甚么样的依存关系,才能在急性感染或慢性感染间找到彼此相安的平衡点,而不至于自挖坟墓而灭绝呢?或甚至病毒基因是否最终也能被人类的智慧运用操控,而得以用来治疗某些顽强的疾病呢?这些疑问其实都是当前病毒学家要探索而克服的问题。但撇开这些人类擅长的智力游戏,以生物的本能而言,很显而易见的,宿主也可能因为适者生存而顽强地演化。但究竟聪明的人类会赢得最后与病毒的战争,或是人类会因贪婪与破坏环境资源,而面临前所未有的超级病毒,进而迅速灭绝呢?我想这绝非危言耸听,地球环境的变化,正有无数潜藏于荒山、冰原、深海的不知名病毒,等待适当时机向人类下战帖呢!
虽然在本书里,作者着重在论述数种正威胁着日本民众与公卫医病环境所遭遇的危险性病毒,但诚如作者提及的「微生物网路」概念,随着文明与交通的频繁互动与领地的拓展,这些看不见又难以防范的生命杀手或令人疾病丛生的寄生病原,可能正闷不吭声却扑天盖地地侵入各种生命层次及每个文明的角落,不仅造成生命或自然食物链的威胁或危害,更可能广泛地造成社会与经济的动盪,甚至崩毁生命族群与文明的发展。
试想一个国家如果有近乎1/3的人口,且泰半是年轻的工作族群,感染了爱滋病病毒,谁来养家活口,又哪来后继的健康生命可支撑家国的体系呢?而这样的例子正实际发生于非洲的某些国家。诸如这样的反思论点,更是这本书诉求的核心所在,不仅值得深思详读,也是各国商业科技公司、公卫防疫人员,及专业科学家,必须放入研究思维与道德良心的反思参考。因为相对于那些足以一夜屠城的流感病毒或其他新兴病毒(例如伊波拉病毒),其感染机制的研究、流行病学的监测与危害的评估、防疫的发明与策略,稍一不慎就可能失守于一场关系着数以百万计的生命争战,甚或是一个文明族群可能的崩毁,绝不能纵容企业或财团不当的金钱挂勾做假操控的黑箱作业,更不能是国家自私政经政策下,任意闭锁的防疫谎言而一手遮天的鸵鸟心态。
疫苗在防疫功效上的反思
在此,我想以一个反思回馈给这本书的读者,虽然当今一些病毒疫苗的发展及施用的进程中,如作者所言,无疑地也造成许多副作用,或甚至引起死亡。但比起疫苗可能防疫更多人免于疾病或死亡的效用,对整个人类而言,却是一个文明史上最伟大的发明了。因为于历史的验证中,它挽救的曾是数以百万或千万的生命。然而作者却战战兢兢地提醒我们,某些疫苗在日本施用时的不安全性。我想这不是科学观点的歧异性,而是立足点的角度不同。如果个人无疾病风险的顾虑,正如药不要乱吃一样,就算有需要施打某类疫苗,也必须经由医师的谘询并斟酌个人健康状况。
科学是逐步採证与进步的,在既有的疫苗发明上,无疑尚有进步的空间,但对于目前可行的防疫战争上,却是人类对抗病毒泛区域或泛世界感染时,所能握有的最强底牌。再者,并不见得所有病毒感染的防疫都必须以施打疫苗做为最终手段,有些病毒感染是适合以治疗为手段的,必须因时、因地、因感染族群的范围与公共卫生危害程度而评估制宜。正如爱滋病疫苗的可能发展,相信只要能维持公众输血血库的干净无污染,不见得会以广泛施打做为防疫的诉求,除非这样的疫苗在安全上是经得起科学与历史验证的。
或许生物间纷杂的歧异性,很难在科学上有颠扑不破而统一的因果性,甚至有些医学研究机构还被归类于艺术的范畴(例如哈佛大学医学院归属于艺术与科学类[Art and Sciences])。利用生命艺术这个定义来界定人与人之间可能的差异性与特异性,应该是再巧妙贴切不过了,每个人或生物体确实都是独一无二的生命艺术体,值得科学再三探索与深入了解。病毒或也如此,毕竟它是随着宿主的环境而演化变异,除了尽可能寄生似地掠夺宿主的资源,它在族群与地域的差别,或许也自成一个万花筒的世界,总是不期然地化成一个美丽而难解的谜。
最后,仅以一首小诗〈病毒与科学家〉,为这本书献上我对作者传播病毒学的敬意,我深信读完此书,任何一个非专业的读者,甚至初步入门生物或生命科学的学生,都应能对作者所举证的数种病毒做概括性的知识吸收,进而对病毒的定义、感染的宿主及可能的免疫抵抗机制、疾病的发生与最新可能的治疗与防范方式、以及疫苗的可行性与问题,同步地跟进作者的思维,获得作者对病毒感染最忠肯而不偏颇的理解。我更深感荣幸为之做序。
病毒与科学家
对于生命
你我以极其渺小为名
甚至仅是浮尘里
简单而一厢情愿的
一场憧憬
即使你我拥有的所有
不过是遵循原始求生的理性
它却正以超乎生命的倍数
复制自我完美的结晶
除了我侥倖得以错误繁衍真理
你却以缜密织造天网不漏的因果智行
但小心别忘了你那达达马蹄下
难免一时迷惑的
感性
王宪威(成功大学医学院分子医学研究所副教授)