你需要了解的冠状病毒

叶盛　唐昊

今年的寒假大概是咱们的读者经历过的最无聊又惊心动魄的寒假了。

原本指望着趁“春节+假期”的好时机，要么出去旅游，要么走亲访友，要么去各种游乐场大玩特玩，然而一场突如其来的疫情，使得这一切都变成了泡影。

随着1月23日武汉发布决定“封城”，之后全国三十多个省市陆续发布了突发公共卫生事件一级响应。一场席卷全国的疫情打破了鼠年春节的欢乐祥和。

这场疫情由一种“新型冠状病毒”引起的，那么它究竟从何而来，对人体到底有什么损害，我们该怎么来跟它对抗？

更重要的是，我们需要怎样来认识病毒，当我们避不开它们的时候，该如何面对它们？

细说冠状病毒

冠状病毒是个大家族

2019年12月份，武汉市出现了一种致病原因不明的新型肺炎。很快，我国的科研工作者们成功从病人的分泌物样本中分离出了一种病毒，在电子显微镜下呈现出了冠状病毒的模样。进一步的基因组测序表明，它与能够感染蝙蝠的冠状病毒有着高达87%的序列相似度，证实这是一种新型的能够感染人类的冠状病毒。国际病毒分类委员会将该新型冠状病毒命名为“SARS-COV-2”，世卫组织为将这种病毒所导致疾病命名为“COVID-19”，中文为：2019冠状病毒病。

冠状病毒已经引发的两次大规模疫情

注：这两种病毒与2019 新型冠状病毒有着较高的基因组相似性

不过，你大概并不清楚：其实有一些种类的冠状病毒一直就生活在我们每个人的鼻子里面，还时不时地会给我们找点麻烦。这个不大不小的麻烦就是普通感冒。

普通感冒V.S.流行性感冒

雖然普通感冒较为温和，但人们还是得解决它啊。于是人类开始了“攻克”它的过程，并在这个过程中发现了冠状病毒。

冠状病毒发现史

注：上述病毒中有四种冠状病毒只能引起普通感冒，大概占普通感冒病例中的10%～15%左右。再加上SARS病毒、MERS病毒和SARS-COV-2，这是目前已知会感染人类的所有7种冠状病毒。

冠状病毒为何能感染人

实际上，人类发现的第一种冠状病毒是会在鸡群当中迅速传播的禽传染性支气管炎病毒。这种病毒于20世纪60年代初就得到了分离鉴定，并在电子显微镜下观察到了它们的模样。禽传染性支气管炎病毒呈不规则的圆形，周围有一圈明亮的突起，看起来很像是太阳周围那圈明亮的日冕，又像是欧洲古代王冠上那圈突起的尖刺。于是，这种病毒被命名为冠状病毒（coronavirus），与日冕（corona）同样来自拉丁语的“王冠”一词。

冠状病毒刺突蛋白与感染机制

功能：

·探测器

·识别对接装置

工作原理：

·找到呼吸系统中特定细胞

·与之对接，实现与细胞融合

·向细胞内释放遗传物质

注：不同冠状病毒的不同刺突蛋白，决定了它们能够识别哪些生物的哪些细胞，也决定了它们的感染能力。

之所以SARS病毒、MERS病毒，以及此次的SARS-COV-2会突然出现，很可能与刺突蛋白编码基因的突变有关。也就是说，这些冠状病毒原本生活在动物体内，并不具备感染人类的能力。但是当自然界偶然的突变改变了冠状病毒刺突蛋白的编码基因时，生产出来的变异刺突蛋白恰好能够识别人类细胞表面的某些蛋白质，又恰好接触到了人体的呼吸道黏膜，于是它们才具备了侵染人体的可能。

冠状病毒的复制

在所有地球生命的细胞中，负责承载遗传信息的遗传物质都是双链DNA，在产生生物蛋白质过程中，遗传信息的流动方向是不可逆的，这就是生物学所谓的“中心法则”。

如下：

根据国际病毒分类委员会的决定，冠状病毒自成一科，归属于网巢病毒目之下。但是对于病毒分类还有另一套被广泛认可的体系，也就是由诺奖得主戴维·巴尔的摩（David Baltimore）主张建立的“巴尔的摩病毒分类系统”。在该体系中，冠状病毒属于“（+）单链RNA病毒”。它的复制方式比一般生物细胞DNA肤质更简单：

①巴尔的摩病毒分类系统

以基因组和病毒转录mRNA方式为区分的病毒分类系统。基于病毒mRNA的生成机制的病毒基因组不同种类，可以将病毒分为7类：1.双链DNA病毒（如腺病毒、疱疹病毒、痘病毒）2.单链DNA病毒（+）DNA（如小DNA病毒）3.双链RNA病毒（如呼肠孤病毒）4.（+）单链RNA病毒（如微小核糖核酸病毒、披盖病毒）5.（-）单链RNA病毒（如正黏液病毒、炮弹病毒）6.单链RNA逆转录病毒（如艾滋病毒）7.双链DNA逆转录病毒（如肝病毒）

像冠状病毒这样的（+）单链RNA病毒，自我复制过程就相对简单：

这种复制方式看似直接简单，但它们其实也有自己的难题。正常细胞中转录的一条mRNA都对应着某一种蛋白质的肽链。而冠状病毒所需的所有蛋白质都编码在了同一条RNA链上，因此它生产出来的也是一条对应很多种蛋白质的长肽链。

为解决这个问题，冠状病毒在长肽链第一位的蛋白质生产一个“剪刀”，这个名叫“主蛋白酶”的蛋白质，能够按要求把长肽链剪成几截，每截刚好对应单个蛋白质：

针对冠状病毒这种复制特性，如果我们能找到一种抑制主蛋白酶活性的小分子，让长肽链在最后一步不能变成单个病毒蛋白。这样虽然已经被病毒侵染的细胞仍要死去，但却无法生成新的病毒蛋白质，抑制了病毒在机体内扩散。这也是目前抗冠状病毒药物研发中最有希望的一条途径。

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并非所有单链RNA病毒都是像冠状病毒这样的正义单链RNA病毒，还存在着另外两类成员。一類是“（-）单链RNA病毒”，它们需要用病毒自带的RNA聚合酶生产出与负义链互补的正义RNA链来，才能启动蛋白的生产。另一类则是大名鼎鼎的“正义单链RNA逆转录病毒”，它们需要逆着中心法则的方向，以RNA为模板合成出DNA来，再把这些DNA整合到细胞核的DNA中去。由此，它们的全套遗传信息就能在细胞中潜伏下来，随时生产新的病毒颗粒。巴尔的摩就是因为发现了催化逆转录过程的逆转录酶，而获得了1975年的诺贝尔生理学及医学奖。

新型冠状病毒到底怎么对人类下手

2019“新冠”病毒跟人体的微观战斗

2019新型冠状病毒的致病机制尚不完全清楚，根据目前的研究基本确认它同SARS 病毒类似，但是它与SARS病毒在作用到受体的过程还有一点差异。

2019“新冠”病毒致病机制

中日友好医院的曹彬教授在柳叶刀杂志发表的论文，研究了前期41名患者的相关炎症指标情况，发现其炎症细胞因子明显升高，推测2019新型冠状病毒可以引起炎症细胞因子风暴，从而导致相关器官损害。

传播途径

在去年底到今年初的这场疫情中，最早感染的41个患者中，28例去过武汉的华南海鲜市场，但是13例与海鲜市场之间没有关联。而且，最早感染的患者于2019年12月1日患病，12月8日入院，也跟海鲜市场没有任何关系。由于病毒感染有一定潜伏期，所以推测2019新型冠状病毒第一次人类感染发生在11月。如果是这样，病毒可能在武汉或者其他地方已经感染，但是在华南海鲜市场爆发。

目前发现，2019新型冠状病毒可通过动物为中介传染给人类，且具有人传人的能力。目前流行病学研究认为，病毒通过呼吸道飞沫、皮肤接触或直接接触带有病毒的分泌物进行传播。

超级传播者

如果有一名具有极高传染性的携带病毒患者，常常可以导致10人或更多人感染疾病，而导致疫病大规模爆发，这就是超级传播者。在疾病传播研究中，超级传播者往往受到高度关注。实际上，典型的超级传播通常符合80/20法则，即大约20%的受感染者导致了80%的传播个案。

超级传播者画像

多为老年人

●体质较差

●往往有基础疾病（糖尿病、高血压、心脏病……）

感染初期：

·常被误诊为普通感冒

·在家治疗

感染后期

·传染性极强

·聚集性传播

·自身病情迅速恶化

·并发症多

·死亡率高

临床表现

作为一种新型病毒导致的传染病，现在关于2019新型冠状病毒感染症状报道的文献较少，或者是流传的症状来源不规范，所以典型症状不能完全确定。按照世界卫生组织的定义，如果有发热、咳嗽、呼吸急促，这三个症状，再加上有流行地区或者携带者接触的病史，就需要考虑被感染的可能。

新英格兰杂志报道的41位早期感染者的症状（发病时间为2019年12月8日至2020年1月2日）占比大致如下——

多数病例生命体征稳定，多有白细胞减少和淋巴细胞减少。重症患者的症状为重症肺炎、急性呼吸窘迫综合征、脓毒性休克和多器官功能衰竭。值得注意的是这里发烧的定义为体温>37.3℃，并不是传统的38℃。

曹彬教授曾這么提醒：“虽然有些症状与SARS相似（例如发热、干咳、呼吸困难），但是还有一些重要的区别，比如新型冠状病毒感染患者不存在上呼吸道症状（例如流涕、打喷嚏、喉咙疼痛）和肠道症状（例如腹泻，见于20%～25%SARS患者）”。

在这里补充一点，新闻播报的确诊病例，并不是所有的感染者，有的感染者没有出现症状，仅仅是携带，具有传染性，但是也不会去医院就诊，也不会确诊。也就是说，真正感染的人数远远大于确诊再加疑似病例的数量。这也是国家制定政策，要求大家隔离的原因之一。

预防新型冠状病毒

“新冠”病毒的传播

2019新型冠状病毒感染是一种传染性疾病，可以直接感染，也可以借助感染者的体液以及排泄物，感染者所污染的物体，或者其他未知的载体传播。

冠状病毒无法活着悬浮在空中数小时或旅行超过几米。像流感一样，这种冠状病毒通过直接和间接接触传播。直接接触是通过微生物与口腔分泌物的密切接触而发生的。当感染者咳嗽或打喷嚏，将冠状病毒飞沫传播到附近的表面，包括旋钮、雨滴和智能手机等等东西上的时候，间接接触就会产生。

在支气管镜和呼吸道治疗等医疗过程中产生的水滴可能被雾化，感染多名医务人员，并使之扩散。个人防护屏障手套，口罩和护目镜都能减少液滴传播。

更复杂的是，我们不知道新冠状病毒的传播有多容易。传播能在症状出现之前发生吗？随着时间的推移，有症状的人会变得不那么容易传染，比如SARS病毒，还是像埃博拉病毒一样，随着疾病的发展而变得越来越具有传染性？这些都是还需要进一步研究的问题。

从公共卫生方面预防“新冠”病毒

按照传染病的控制方法，需要从传染病的三元素着手，传染源、传播途径、易感者。

传染源预防

消毒

根据现有认知，冠状病毒具有热敏感性，暴露在紫外线下或处于56℃高温环境下30分钟可达到灭活效果。同时，利用乙醚、75%乙醇、合氯消毒剂、过氧乙酸和氯仿等脂溶剂均可有效灭活病毒，氯己定不能有效灭活病毒。

隔离

自古以来，人类抗击病毒的历史都是一部流血史。在古代把传染病又称为瘟疫，对付瘟疫最有效的方法就是隔离。现阶段政府采用的“封城”，限制外出的方法也主要是基于隔离理论，就像多米诺骨牌一样，只有把人群分离开，才能够阻断其传播，预防其发生。隔离分为传染源重点隔离，主要是指疫区、患病者、携带者、疑似者接触情况的人员。健康人员隔离，指的是对于其他未患病地区的人员限制其外出和公共区域活动，常常用于严重的传染病隔离情况。

传播途径预防

呼吸道传播途径预防

2019“新冠”病毒感染主要是呼吸道传播疾病，其呼吸道传播预防，需要弄清楚空气传播与飞沫传播的区别。按照卫计委2009年12月1日执行的《医院隔离技术规范》中术语和定义对“空气传播”与“飞沫传播”的定义分别是：

空气传播

带有病原微生物的微粒（≤5微米）通过空气流动导致的疾病传播。

飞沫传播

带有病原微生物的飞沫核（>5微米），在空气中短距离（1米内）

移动到易感人群的口、鼻黏膜或眼结膜等导致的传播。

目前2019新型冠状病毒归为飞沫传播。飞沫传播时，合有大量病原体的飞沫在病人呼气、喷嚏、咳嗽时经口鼻排入环境，大的飞沫迅速降落到地面，小的飞沫在空气中短暂停留，局限于传染源周围。因此，经飞沫传播只能累及传染源周围的密切接触者。此种传播在一些拥挤的公共场所如车站、学校、临时工棚、监狱等较易发生。

主要预防方法：呼吸卫生/咳嗽礼仪、外科口罩、保持社交距离（>1米）。

口罩

普通民众不知道什么人群应该佩戴什么类型的口罩，什么时候应该佩戴口罩。WHO于1月28日发布过相关建议社区内没有呼吸道症状的个人：并不需要医用口罩，因为没证据表明能保护未患病的人群，但在一些国家可能会根据当地文化习俗戴口罩。

有呼吸道症状的个人：如果出现发烧、咳嗽和呼吸困难，应尽快戴上口罩并根据当地规定就医。在分诊或候诊区等候时，或在转院途中，佩戴医用口罩。

疑似2019新型冠状病毒感染且有轻微呼吸道症状的个人：为防止呼吸道分泌物扩散，应为患者提供医用口罩，并在可耐受的情况下尽量戴上口罩。对于不能耐受医用口罩的个人，应严格遵守呼吸道卫生的相关建议，即咳嗽或打喷嚏时用一次性纸巾掩住口鼻。纸巾使用后应及时处理。接触呼吸道分泌物后立即洗手。

医护人员：在疑似或确认2019新型冠状病毒感染患者的病房，或在向疑似或确认患者进行任何就诊服务时，都要戴上医用口罩。

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佩戴口罩的正确方法：

①仔细戴口罩，并遮住嘴巴和鼻子，口罩要系牢，尽量减少脸部与口罩之间的缝隙。

②佩戴过程中，不要用手触摸口罩。

③取下口罩时，不要触摸口罩正面，要从耳后取下口罩的系带。

④佩戴口罩前后，或者佩戴中，接触了口罩，需要使用含酒精的免洗洗手液清洁双手;如果双手有明显的污渍，则用肥皂和水清洗。

⑤口罩一旦变湿，应立即更换一个洁净的新口罩。

⑥禁止重复使用一次性口罩。

⑦每次使用后都應丢弃一次性口罩，并且取下后立即丢弃。

⑧不建议佩戴布口罩（如棉布口罩、纱布口罩）。

手卫生

手是最容易沾染和携带病原菌的媒介，不仅可以传播，而且大部分人有用手揉眼睛、抓东西吃的习惯。据国外研究报道，在埃博拉疫情期间，被感染的人员，大部分都是由手接触了病毒而导致的传染。所以普通人需要勤洗手以保持卫生。

洗手注意事项：

·用肥皂以及流动清水清洗

·用合有酒精的免洗手液清洗

·洗手时间控制在20秒以上

注：2岁以上的儿童及成人，其皮肤屏障功能完善，手部没有破口的情况下，可以使用含有酒精的免洗手液。

2岁以下婴幼儿建议用专用肥皂及清水清洗。

2019新型冠状病毒是一个新的病毒，按照钟南山院士的说法，与SARS 病毒一样，目前尚无有效药物控制。所以医疗预防方法，就更无从谈起。美国第一例“新冠”感染治疗采用的是抗艾滋病的药物Remdesivir治疗获得成功。但这影响因素很多，还需要更多研究。其他所谓中成药或者中药，预防、抑制或治疗，目前看来尚处于实验阶段，离临床应用还有很长路要走。

病毒——一种静止的生命碎片

说了那么多，我们现在需要站到更高的层面来看，不仅仅只着眼于2019“新冠”病毒，乃至冠状病毒家族了，而应该面对“病毒”这一类物质。它们非常特殊。

病毒是“活”的吗？

什么是生命？如果世界上没有病毒存在的话，这个问题的答案就很简单了——生命都是由细胞构成的。

无论是单细胞的细菌、古菌、真菌，还是多细胞的绝大多数动植物，它们的生命活动都离不开细胞这个基本单元。细胞的意义在于，它将“生命”圈在了细胞膜这样一道“围墙”之内：墙内生机盎然，蛋白质催动着千万种生化反应，吸收利用能量，合成分解生物分子，维护复制遗传信息，有序度不断增加;墙外的世界则是生命的荒原，能量从高峰流向低谷，无序度不断增加。

然而，病毒的存在给科学家们出了一道难题，让生命的定义变得模糊不清。它既像是生命，又不像是生命。

首先，从构成上来讲，病毒像所有细胞生命一样是由蛋白质、核酸、磷脂这些生命分子组成的。这就意味着它们也是高度有序的存在，是消耗能量才能生成的产物。

其次，病毒也像细胞一样利用核酸分子来保存遗传信息，有的病毒种类利用脱氧核糖核酸（DNA）来作为遗传物质，有的种类则是用核糖核酸（RNA）来作为遗传物质，有的病毒种类用的核酸是单链，有些则是双链。相比之下，细胞则要统一得多，无论是什么生命形式的细胞，遗传物质都是双链DNA，而RNA大体上只作为从DNA到蛋白质的中间环节而存在。

甚至，病毒也有“围墙”，以保持自己这个生命世界的独立完整。包围细胞的围墙各式各样，但一定会有一层由磷脂分子组成的细胞膜，上面还插有不少蛋白质，起着物质通道或信号探测器的作用。病毒的围墙更是千差万别，但与细胞正相反的是，一定会有一层完全由蛋白质分子组成的壳，称为衣壳。相对于柔软、流动的细胞膜而言，病毒的蛋白衣壳是坚实而固定的，还常常会搭建成正二十面体或螺旋体等结实的几何构型。

尽管有着如此之多的相似之处，但病毒与细胞还是有一些本质上的差异。其中最重要的一点就在于能量的流动性上：如果说细胞是流动的生命，那么病毒只能算是静止的生命碎片。

回到“什么是生命”这个问题上来，有人说：生命就是活的东西。那么再追问一句：什么算是“活”呢？显然，能否运动不是一个标准。不要说植物这些基本不会运动的生物，就连动物之中也有很多物种是一生固定不动的。但是，不管是什么生命形态的细胞，它的“围墙”之内一定是活的。

细胞内或者直接利用葡萄糖这样的能量物质，或者像植物一样获取光能，然后再利用这些能量完成千千万万不同的生物化学反应。一个小小的细胞里，小到两三个原子组成的氧分子与二氧化碳，大到数以万计的原子组成的蛋白质或核酸分子，它们都在不停地分解合成，再分解，再合成，周而复始，生生不息。正如你不可能两次跨过同一条河流，你也不可能两次见到同一个细胞，因为能量不断流入活细胞内，不停拆旧建新。这才是生命之“活”的实质所在。

从这个意义上来讲，病毒是“死”的。病毒只是把承载遗传信息的核酸分子，以及少量对它在细胞内启动有用的蛋白质分子，包裹在了一层蛋白质衣壳的硬壳之中而已。有些种类的病毒还会再在外面包上一层类似细胞膜的包膜，能够起到伪装自己的目的。在这样一个结构之中，不存在正在进行的生物化学反应，没有能量的流动，也没有物质的合成分解，是一条“静止的河流”。

病毒这样一个“死”的生命碎片，如果离开“活”的生命，那就永远只能是“死”的。纵使它有遗传信息，却没有复制遗传信息的分子机器，也没有生产更多衣壳蛋白来组装更多病毒颗粒的分子机器。但是，活细胞里有这些机器。于是，病毒必须要入侵活细胞，利用活细胞的分子机器以及能量和物质，才能生产出更多的病毒颗粒来。因此，如果我们把病毒看作是一种生物，那么它就是彻头彻尾的寄生生物，离开宿主的话就连“活”这个字也谈不上了。

病毒并不“毒”

那么病毒为什么会令我们生病呢？其实有很多致病菌会释放一些有毒性的毒素小分子，令我们的身体陷入不适，而“病毒”这个名字反而是冤枉的，因为病毒其实是无毒，并不会生产什么毒性物质。但是病毒的杀伤力却比细菌大得多。虽然它的“目标”仅仅是尽可能多地复制自己，可结果却是让细胞崩溃瓦解。一个被侵染的细胞，能快速生产出数量众多的病毒颗粒，具体数目因病毒不同而差异巨大，从数十到数十万都有。总之，这些新病毒就会把细胞自身的能量和物质储备耗尽。最终，当这些病毒从细胞释放出去时，也就导致了细胞膜的彻底破裂。随着病毒在宿主体内的传播扩散，细胞一个接一个失去功能，死亡瓦解，宿主也就生病了。

比如以细菌为攻击目标的噬菌体，会造成细菌细胞的破裂和死亡。这种长得像外星飞船一样的病毒是生物学实验中细菌培养的大敌。再比如令人闻之色变的埃博拉病毒，会无差别地攻击各种人体细胞，令身体组织从内部瓦解，变得血肉模糊，所以它导致的疾病才会得名出血热。艾滋病毒较为奇特，专门侵害免疫系统中的重要卫士T细胞，从而通过杀死这些细胞让免疫系统瘫痪。实际上，相当一部分艾滋病人是由于免疫系統的失效而死于一些罕见的细菌或真菌感染。

虽然病毒如此可怕，但细胞生命并非没有对付它们的办法。病毒在地球上存在的历史已经很悠久了，很可能与细胞的历史一样悠久。可以说，它们是与各种细胞生命共同进化而来的，所以细胞生命也就有了各自对付病毒的奇妙办法。

细菌虽然只有一个细胞，但是它们“学会”了将遭遇过的噬菌体的一部分DNA片段储存到自己的基因组中，称为CRISPR区域。再遇到与CRISPR相匹配的核酸片段，就说明细菌又被噬菌体入侵了，于是就会发动一种称为Cas9的酶去破坏病毒的核酸分子。实际上，CRISPR/Cas9这套系统已经被科学家们当成一种基因编辑技术而广泛应用了。

人体的免疫系统也有丰富的手段来对抗病毒。既有细胞内的天然免疫，也有依赖抗体的获得性免疫。我们打疫苗的时候，就是要把重要病毒的“样貌”提前介绍给我们的免疫系统认识，以产生相应的抗体。另外，免疫系统一旦发现体内有细胞已经被病毒侵染了，就会启动杀伤细胞的机制来清除这些被“污染”的细胞。然而这是一把双刀剑，在2019“新冠”病毒引起的严重肺炎中，不少病人其实是死于自身免疫系统暴风骤雨般的强烈杀伤作用之下。

用药物对抗病毒是一件相当困难的事情。因为病毒复制的数量大，速度快，所以变异得也特别快，这使得很多药物会很快失去作用。另外，病毒与病毒之间的差异极大，几乎就像是来自不同星球的生物一样，所以抗病毒药物也很难做到像抗菌的抗生素那样广谱。显然，要想找到更高效更广谱的抗病毒药物，还需要我们对病毒有更深入的认识才行。