为什么人类不能抵抗艾滋病毒呢?原来是进化惹的“祸”

浏览:2107   发布时间: 08月25日

现在人类的医疗技术已经得到了极大的提高,曾经让人类束手无策的那些病症现在都有了相当有效的治疗方法,所以人类的平均寿命也随之延长了不少。尽管如此,现在仍然存在着无法治愈的病症,我们只能依靠药物来缓解症状或者延缓病毒蔓延的时间,无法根除它们。

Tips:病毒是一种非细胞生命形态,它由一个核酸长链和蛋白质外壳构成,病毒没有自己的代谢机构,没有酶系统。

比如艾滋病就是一个例子。一直以来,艾滋病都是让人们闻风丧胆的存在,因为目前我们还没能找到可以有效治愈这种病症的方法和药物。奇怪的是,好像有不少类似的病毒都只会对人类造成威胁,在其他动物身上却不会出现这么严重的情况。细究起来,这似乎和人类的进化史有关。

艾滋病病毒

艾滋病病毒又叫人类免疫缺陷病毒,简称HIV,这是一种会攻击人体免疫系统的病毒。如果不进行治疗,它可能会导致获得性免疫缺陷综合症,就是我们所说的艾滋病(AIDS)。对于这种病毒,目前并没有有效的治疗方法。人们一旦感染艾滋病毒,就会终生感染。但是通过适当的医疗护理,可以控制艾滋病毒。接受有效HIV治疗的HIV感染者可以拥有和健康普通人一样的生活。

Tips:艾滋病病毒检测是艾滋病防治规划的关键组成部分,同时也是一种高效益的艾滋病病毒预防干预措施。

人类的HIV感染最初来自中非的一种黑猩猩,黑猩猩版本的病毒被称为猿猴免疫缺陷病毒SIV,很可能是在人类猎杀这些黑猩猩获取肉并接触到它们受感染的血液时传给人类的。研究表明,艾滋病毒可能早在19世纪后期就从黑猩猩传染给人类。几十年来,艾滋病毒在非洲缓慢传播,后来又传播到世界其他地区。

当HIV感染者没有得到治疗时,他们通常会经历急性HIV感染、慢性HIV感染、获得性免疫缺陷综合症三个阶段。HIV药物可以减缓或预防疾病的进展。随着治疗的进步,现在已经很少有患者的情况会进入到第3阶段。

Tips:猴免疫缺陷病毒Simian immunodeficiency virus,简称SIV,也称为非洲绿猴病毒African Green Monkey virus,是一种可影响至少33种非洲灵长目的逆转录病毒。

当处于急性HIV感染这第一个阶段时,人们的血液中含有大量的艾滋病毒,它们具有很强的传染性。有些人有类似流感的症状,这是身体对感染的自然反应,但有些人可能不会在短时间内出现不适,或者根本不会感到不适。

慢性HIV感染这个阶段也称为无症状HIV感染或临床潜伏期,在这个时候,艾滋病毒仍然活跃,但只是以非常低的水平进行繁殖。在此阶段,人们可能没有任何症状。如果不服用 HIV 药物,这段时间可能会持续十年或更长时间,但有些可能会进展得更快。在这个阶段,病毒携带者依然可以传播艾滋病毒。

Tips:传染病是一种能够在人与人之间或人与动物之间相互传播并广泛流行的疾病,经过各种途径传染给另一个人或物种的感染病。

当这个阶段结束后,携带者血液中的HIV数量上升,CD4细胞计数下降。CD4细胞是我们人体内的一种非常重要的免疫细胞,随着体内病毒水平的增加,携带者可能会开始出现症状,然后进入第三个阶段。而按照规定服用HIV药物的携带者可能永远不会进入最后一个阶段。

Tips:CD4细胞,指的是表面有CD4+T分子的T淋巴细胞,是人体免疫系统中的一种重要免疫细胞。

第三个阶段是艾滋病毒感染最严重的阶段,这个时候,艾滋病患者的免疫系统严重受损,导致他们患上越来越多的严重疾病,称为机会性感染。当人们的CD4细胞计数低于200个细胞每毫米时,或者他们发生某些机会性感染时,就会被诊断为艾滋病。艾滋病患者的病毒载量可能很高,而且传染性很强。如果没有治疗,艾滋病患者通常只有三年的存活时间。

Tips:免疫系统具有识别和排除抗原性异物、与机体其他系统相互协调,共同维持机体内环境稳定和生理平衡的功能。

艾滋病的传播方式只有三种,一是血液传播,二是性传播,三是母婴传播,也叫垂直传播。所以现在很多人认为和艾滋病患者共处一室、共同生活起居就会感染的观念是错误的,这也是导致很多艾滋病患者无法得到平等对待的重要原因。

人类为什么对病毒的免疫力这么差

不过这里似乎存在一个很奇怪的现象,科学家研究调查发现,艾滋病病毒最开始是出现在蝙蝠身上的。而且蝙蝠的身上携带了上百种病毒,曾经被称为自然界中的病毒库,但是它依然能够和这些病毒和谐共生。可是这些病毒到了其他动物甚至人类身上就变得不一样了,人类无法和这些病毒共生,甚至会被威胁到生命。

Tips:蝙蝠具有很强的飞行能力,同时也是多种人畜共患病毒的天然宿主,能够携带数十种病毒。蝙蝠与其能够飞行并进行夜间生活相适应,它们在生理机能上也发生了一系列重要变化。

对此,科学家进行了研究,选择的研究对象是和人类具有近亲关系的黑猩猩。在这个研究中,科学家将人类和黑猩猩之间出现差异的过程分成了两个阶段。在第一个阶段中,人类和黑猩猩的发展是相似的,而在第二个阶段,两者之间就出现了巨大的差异。

在第一个阶段,人类和黑猩猩在面对病毒的时候,都具有强大的免疫力,而且这种强大是空前的,现在的人类完全无法和曾经相提并论。大约800万年前,人类和黑猩猩的共同祖先还生活在中非丛林当中。比起我们人类,这个祖先其实和黑猩猩更像,他们浑身都长满了长毛,并且没有学会双足直立行走,只能用四肢爬行。

Tips:黑猩猩耳朵特大,向两旁突出,眼窝深凹,眉脊很高、头顶毛发向后;手长24厘米;犬齿发达,齿式与人类同;无尾。

在最开始的那段时间,他们依靠水果和草叶来饱腹,如果运气足够好,还能在爬树摘果子和树叶的时候发现一些鸟类的蛋。但是到了后来,他们需要的营养越来越多,这些食物已经无法满足进化的需求了,所以他们学会了狩猎。

随着食谱的丰富,我们祖先的微生物库也变得更加复杂多样。微生物库指的是能够感染一个物种的所有微生物,每个物种的微生物库都不一样,这些微生物不仅包括细菌和病毒,还有其他寄生虫等等微生物。在捕猎其他生物的过程中,我们的祖先也从这些生物身上获得了它们身上的微生物,也就是和它们的微生物库进行了交换。

Tips:微生物是眼难以看清,需要借助光学显微镜或电子显微镜才能观察到的一切微小生物的总称。

这种变化给我们的祖先带来的是免疫系统的崩溃,因为在原有的免疫系统中,他们并不能抵御这些微生物给身体带来的变化,所以很有可能会引起许多致命的疾病。但是随着时间的推移,他们体内也逐渐演变和进化出了相应的免疫机制,这些病毒也就无法再横行霸道。也正是在这个阶段,我们的祖先拥有了无比强大的免疫能力。

但是后来事情的发展就变得不同了,我们祖先的演化过程在一个时间节点上开始分岔,从这个时候开始,就决定了人类和黑猩猩的免疫机制会存在巨大的差异。大约在600万年前,人类的祖先来到了热带的大草原,这标志着人类和黑猩猩在生物谱系上开始分离成两个完全不同的物种。尽管这是人类文化进步的象征,但也给人类带来了一次“版本削弱”。人类的微生物库在这次迁徙当中被大幅削减,祖先曾经在森林中演化出的强大免疫系统也随之削弱。

Tips:森林是以木本植物为主体的生物群落,是集中的乔木与其它植物、动物、微生物和土壤之间相互依存相互制约,并与环境相互影响,从而形成的一个生态系统的总体。

这是因为在迁徙的过程中,人类遭遇了一次种群规模的削减,据研究数据显示,那个时候人类的数量只有10到20万左右,离灭绝只有一步之遥。那些必须要依靠频繁传播才能够存活的病毒是无法在数量这么小的种群之间长久存留的,因为没有那么多宿主让它们寄生,所以很多病毒都在这个阶段离开了人群。但是像艾滋病这样的病毒,能够在宿主身上寄生潜伏很长时间。

Tips:寄生parasitism,即两种生物在一起生活,一方受益,另一方受害,后者给前者提供营养物质和居住场所,这种生物的关系称为寄生。

当大部分病毒因为人类种群规模过小而转而选择其他宿主之后,人体的免疫力也就随之退化了,这也就是我们在进化论中常常见到的“用进废退”现象。而黑猩猩一直生活在森林当中,保留了我们共同祖先的强大免疫机制,一直到现在都对很多病毒具有免疫力。

病毒对人类进化的作用

实际上,病毒对人类并不是只有负面作用。科学家们一直都知道病毒对智人进化的影响,通过研究数据可以发现,病毒DNA的残余物分散在整个人类基因组中,一项新的研究表明,人类和其他灵长类动物体内的一种抗病毒蛋白引发了基因突变的爆炸,这可能加速了我们物种的进化。

Tips:抗病毒免疫就是机体针对病毒的免疫。包含细胞免疫、体液免疫等机体免疫模式。能够有效的对抗、遏制、消除病毒对机体的感染和破坏。是机体适应自然环境的重要保证。

随机突变通常是有害的,但也有一线希望,这些变化为进化的发生提供了原材料,这可能使被病毒包围的个体能够提出更好的抗病毒防御措施。从一开始,病毒就一直在将它们的遗传物质插入宿主的基因组中,欺骗细胞的机器制造更多的病毒。

现在的人类基因组中充斥着这些被称为逆转录病毒和转座因子的“闯入者”,但许多这些分子现在只是停留在我们的基因组中,无法产生额外的自我副本。那是因为我们的身体有一组使DNA发生突变的蛋白质。这些所谓的APOBEC蛋白寻找组成DNA的某些字母组合(称为碱基),并且在病毒来源的DNA中将碱基胞嘧啶化学转化为碱基尿嘧啶。这可以破坏一个基因。

Tips:基因组DNA分子发生的突然的、可遗传的变异现象(gene mutation)。从分子水平上看,基因突变是指基因在结构上发生碱基对组成或排列顺序的改变。

2012年,研究人员发现某些APOBEC蛋白在某些癌细胞中也有同样的作用。康奈尔大学的计算生物学家阿隆·凯南说,这种蛋白质非常活跃,并极大地影响了肿瘤中的DNA,导致其产生许多突变,可能会进一步促进细胞不受控制的生长。因为这些癌细胞是肺、肾、肝或其他器官的一部分,所以突变只影响这些组织。但是,如果APOBEC蛋白在生殖细胞中活跃,那么这些突变可能会影响后代,并最终改变进化过程。

Tips:APOBEC3G蛋白,又称为CEM15蛋白,是一种胞嘧啶脱氨酶。它能使逆转录病毒HIV-1基因组发生G→A的碱基突变,致使HIV基因组不能执行正常的功能而抑制HIV-1的复制。

为了了解一种名为APOBEC3G 的APOBEC蛋白是否也是这种情况,以色列拉马特甘巴伊兰大学的计算生物学家埃雷兹·莱瓦农联系了凯南,他的团队专门研究比较基因组以识别进化模式。这个小组将现代人类、丹尼索瓦人、尼安德特人和黑猩猩的基因组与小鼠、恒河猴和猩猩的基因组进行了匹配,以寻找人类和黑猩猩基因组中具有异常集中变化的位置。

Tips:恒河猴Macaca mulatta,也叫普通猕猴,体长:47-64厘米,体重:5.4-7.7公斤,是猴科动物中最为有名的一种。

总的来说,研究人员在黑猩猩和人类基因组的10000个簇中发现了大约37000个突变,他们认为这些突变是由这些蛋白质引起的。这些突变在猩猩、猕猴和小鼠中发生的位置和其他四种物种不同,许多簇位于基因组的关键位置,例如对调节基因活性或基因的蛋白质编码部分很重要的区域。在这些物种的进化过程中,生殖细胞中也可能发生了许多其他变化,有害的可能消失了,而那些有利突变则持续存在。

Tips:蛋白质是生命的物质基础,是有机大分子,是构成细胞的基本有机物,是生命活动的主要承担者。没有蛋白质就没有生命。

这些被困在我们基因组中的病毒实际上已经被我们的身体“驯服”了,这也是我们人类逐渐完善免疫机制的一种方式,其实和几百万年前我们的祖先有着相似之处。从这个角度来看,这部分病毒实际上是有利于人类进化的。

小结

根据研究来看,人类现在无法像近亲黑猩猩一样抵抗艾滋病病毒,实际上是两种生物进化方式和道路不同的结果。曾经人类其实和黑猩猩一样拥有强大的免疫能力,但是如今已经退化了很多,这可以说是进化带来的弊端,但是比起这个,人类通过进化发展出了智慧和文明是更重要的。如今,人类已经凭借自己的智慧寻找到了另一条道路,那就是能够抑制甚至消灭病毒的药物和能够预防病毒的疫苗。

主营产品:其他车式娱乐设备,摇摆机,电玩、游戏机设备,转车,观览车