细菌病毒肆虐的地球，人类为什么没有进化出ampampquotN95ampampquot呼吸系统？

　　这才是你自己的＂免疫力＂？妥妥的
　　2020年初，地球并不太平。不管是肆虐北美的流感病毒，还是燃烧四五个月的澳洲山火，包括人类在内的动物们都表现出极度的恐慌和焦虑。宗教分子蠢蠢欲动，又到处散布＂世界末日＂的悲观预言。一切负面消息漫天飞，看起来似乎2020年，又是一个让世人焦虑的＂2012＂。
　　有学者曾说过，地球自从诞生之初就是一个微生物组成的星球，简而言之就是一枚实打实的＂病毒星球＂。
　　图1地球的＂主宰者＂
　　相对于人类文明来说，地球的历史很悠久，病毒的历史也是异常的漫长。究竟多长呢？我们不得而知，但是总是要比人类等哺乳动物久远的多。因为病毒是需要寄生在细胞内才可以存活，离开活细胞也就意味着它们生命的终结。从这个特点上来判断，我们可以推断出来，最早的病毒应该晚于单细胞生物。因为就像人类需要吃饭喝水一样，如果没有单细胞为病毒提供宿主和食物，病毒的＂基本生活＂都是一个大问题。
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　　不知道曾几何时，地球上单细胞生物种类发生了爆炸式增长，例如三叠纪生物大爆炸。也许在这个时期，病毒的＂祖先＂搭载陨石或者＂小行星＂仓促的来到地球。一不小心就占领了这个＂富饶＂的地球。病毒以细菌等单细胞生物为食，默默的存在于火山口、大洋深处、无人区等。几百万年之间，人类都能动物的生存、进化和繁衍，似乎都没有注意到有这些微生物在默默地支持着。人类与病毒的＂爱恨情仇＂，就这样默默维持了数百万年。
　　在这段时间里，病毒默默的活着，偶尔杀灭霍乱弧菌，暗中保护者哺乳动物们；有时，在人体或动物体内恶性繁殖，导致宿主痛苦死亡。在这个星球上，病毒已然完美加入了生态系统，也加入人类的进化之路。
　　图3人类免疫系统是怎么工作的
　　有的小伙伴可能非常不解，既然病毒很早之前就已经来到地球，或者已经在地球上诞生。为什么人类没有进化出＂N95＂以上过滤级别的呼吸系统呢？从哲学的角度思考这个问题，你会发现，凡是存在的实物，都是有一定的道理。人类的呼吸道进化似乎只关注了尘埃、细菌、孢子以及依附在尘埃粒子上的其它微生物。因为这些有害物质随时可能阻塞气道，诱发过敏反应，导致剧烈咳嗽和吞咽困难。
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　　人类的呼吸系统是由包含口鼻在内上呼吸道和包含支气管和肺泡在内的下呼吸道组成。在鼻腔有大量鼻毛赫尔分泌物可以阻止较大的颗粒和微生物入侵，也可以通过＂打喷嚏＂和＂擤鼻涕＂等常规操作，赶走＂入侵者＂。有时不慎，有漏网之鱼走到了呼吸道，也没关系，因为呼吸道表层有很多类似毛发的细胞，叫做纤毛细胞。这些细胞整齐地排列在气管和支气管内层表面，并且感受＂人体统一号召＂，即往一个方向摆动。
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　　除了十分niubility的纤毛细胞之外，还有一种＂好队友＂——杯状细胞。杯状细胞可以分泌大量的黏液物质到气道表面，那些偶尔突破口鼻入侵的微生物和微粒就被这些黏液捕获，并被纤毛送到上呼吸道，经过咳嗽离开人体。这些机械手段等都是人体的＂免疫力＂组成成员。
　　除了拦截和赶走等措施之外，还有其他有效的措施吗？或者说万一有病毒或细菌，感染人体了怎么办？这就需要人体免疫细胞出马了。
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　　看过日本著名动漫剧＂工作细胞＂的小朋友可能记得，人体分为固有免疫系统和适应性免疫系统两个＂防御机制＂。固有免疫系统包含单核细胞、粒细胞和巨噬细胞等勇士，可以在细菌和病毒入侵的第一时间赶到事发地或者从事发地＂募集＂，然后就进歼灭细菌和病毒。
　　适应性免疫系统就复杂了，包含T细胞、B细胞、调节性T细胞、辅助性T细胞等，这些细胞主要是辅助其他细胞完成自我训练和成熟，并对抗＂异族入侵＂的战斗。
　　图7 工作细胞
　　爱提问题的小伙伴可能坐不住了，那么如何能增强我们的免疫力呢？免疫细胞多不一定会免疫力强，有时候免疫细胞也会犯错误，比如病毒进入肺泡细胞，免疫细胞过度反应，可能会误伤正常细胞。从而导致人类肺脏出现大面积＂磨玻璃样阴影＂，CT和X光都可以看得到。此外，免疫细胞的动员机制也不是我们想当然的那样，我们对自己的了解还处于极其初级的阶段。科学家揭开局部免疫激活和调控的机制
　　最近，美国华盛顿大学和西北大学的科学家就发现了一个有意思的现象。他们发现在人体局部受伤之后，细菌和病毒入侵，会导致局部免疫细胞的快速聚集。以前科学家通常认为免疫细胞聚集是免疫系统激活的后果，然而他们发现免疫细胞通过＂计数＂，且与临近的细胞＂交流＂也会反向调节免疫反应的大小。
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　　具体研究是这样进行的：科学家通过对人体局部伤口的一种免疫细胞——巨噬细胞进行观测，并建立数学模型。在人体受伤发生感染之后，免疫系统活化，大量细胞募集到伤口部位，肩负使命，杀死细菌和病毒。不过，如何才能确保免疫力不被过度激活呢？科学家很困惑，似乎上帝早有安排。聚集的巨噬细胞们可以与临近的细胞＂沟通＂，通过＂计数＂来自我评估免疫反应的强度，如果反应过度，那么细胞数量就会减少，免疫因子分泌水平也会大量降低。
　　图9理解免疫力有助于公共卫生
　　钟南山院士说过，我们对病毒的了解还很少，少到什么程度呢？比如，人的肺部已经发现170多种病毒，而其中仅仅10%是我们有文献记录和研究的。这还没有考虑人类活动范围之外，不知还有多少的病毒种类。据文献报道，目前的已知病毒种类约5000种，而未知的估计有20万~100万种之多。综合起来看，我们对病毒的最粗浅了解也就只有0.5～2.5%了，所以针对新冠病毒的治疗就是一个难以实现的事情。
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　　那么，人类和病毒的交流中只能束手待毙了吗？答案是否定的。上帝没有给我们＂特效药＂，但是给了我们无以伦比＂防御武器＂——免疫系统。人体的免疫系统不仅仅是细胞、抗体、细胞因子等，还包括皮肤、口鼻、呼吸道等看似平常的细胞和器官们。只有这个整体都正常，我们正确的理解免疫力，才会帮助我们在这个＂战斗＂中取得胜利。
　　此外，我们还要注意一个问题，新冠病毒不通过母婴传播，且新生儿也很少感染，即使不幸感染，也会以超常的速度康复。这说明了一个问题，固有免疫是对抗新冠病毒的有效武器，而适应性免疫似乎没有发挥正确的作用。有很多时候反而在帮助敌人做事，比如新冠肺炎患者偶而会发生细胞因子风暴，这是一种适应性免疫过度激活的表现。类似例子数不胜数。
　　图11未来可期
　　人类与病毒的爱和情仇固然重要，但是理解免疫力，理解人与自然（包括病毒等微生物）和平共存原则，才是我们的未来，也是宇宙的未来。
　　参考文献
　　J.J. Muldoon et al. 2020. Macrophages employ quorum licensing to regulate collective activation. Nat Commun 11, 878; doi: 10.1038/s41467-020-14547-y