有些世界是人類肉眼無法看見的但這不代表它們不存在
2020年1月24日
新型冠狀病毒毒種的照片首次公諸於世
籠罩在疫情陰影中的全國人民
終於能用肉眼看見
這個“罪魁禍首”的真容
（新型冠狀病毒電鏡照片，圖片來源@國家病原微生物資源庫）
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而數百年來
當科學家憑藉顯微鏡
將世界放大百倍、萬倍
甚至數十萬倍時
人類經歷的一場場
病痛和苦難的真相
才愈發清晰可見
在這個特輯中
你將看到
20張顯微攝影圖片
以及這些圖片向我們講述的故事
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- 病源 -
它們潛伏在各個角落，時刻準備著發起攻擊。
病毒，也是其中之一。
①
甲型流感病毒H1N1亞型（自然宿主：豬）1918年，這種病毒在全球引發“西班牙流感”，死亡人數超過5000萬人；90餘年後，它的新型變種再次引發2009年全球性流感，超過160萬人確診，死亡人數近2萬人，被世界衛生組織(WHO)列入國際關注的突發公共衛生事件(PHEIC)。已有特效藥和疫苗，然而這種人畜共患型流感病毒極易在豬體內發生基因重組，產生新的變種。
淺色圓形為H1N1型甲流病毒；透射電子顯微鏡成像，後期著色。圖片來源@NIAID
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②寨卡病毒(Zika virus)
（自然宿主：獼猴）
1947年在烏干達寨卡叢林中的獼猴中發現，1952年首次確認感染人類，蚊子（蚊科伊蚊屬）可作為中間宿主。2015-2016年從巴西爆發的寨卡疫情，造成全球約18萬人感染，被WHO列入PHEIC事件。儘管其致死率較低，但孕婦感染病毒可能導致嬰兒小頭症等先天性畸形，且無治療方法。尚無特效藥和疫苗。
紅色圓形即為寨卡病毒。透射電子顯微鏡負染色成像，片來源@NIAID
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③馬爾堡病毒(Marburg virus)（自然宿主：埃及果蝠）
1967年，這種病毒首次在德國的馬爾堡和法蘭克福，以及今塞爾維亞同時發現，至今引發疫情共10次，平均死亡率約50%，非洲綠猴、豬等可能作為中間宿主。在規模最大的2005年安哥拉疫情中，374例感染病例裡只有45人存活，死亡率高達88%。尚無特效藥和疫苗。
馬爾堡病毒（藍色絲狀）附著在被感染的VERO E6細胞上（黃色）；掃描電子顯微鏡成像，後期著色。圖片來源@NIAID
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④埃博拉病毒(Ebola virus)（自然宿主：狐蝠科果蝠屬）
這是繼馬爾堡病毒後，人類發現的第二種絲狀病毒。1976年首次在今南蘇丹和剛果民主共和國首次發現，已在全球引發疫情38次，平均死亡率50%，最高可達90%，黑猩猩、大猩猩、猴子、羚羊、豪豬等可作為中間宿主。其中2014-2016年的西非埃博拉疫情最為嚴重，死亡人數超過10000人，被WHO列入PHEIC事件。2018年8月在剛果民主共和國再度爆發疫情，又一次被列入PHEIC事件，至今尚未解除。尚無特效藥，但2019年11月首款埃博拉疫苗已在歐盟和美國獲得批准，並進入WHO預認證程序。
埃博拉病毒（藍色絲狀）附著在被感染的VERO E6細胞上（綠色）；掃描電子顯微鏡成像，後期著色。圖片來源@NIAID
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⑤尼帕病毒(Nipah virus)（自然宿主：狐蝠科狐蝠屬）
1999年在馬來西亞首次確認，此後在孟加拉國、新加坡、印度等國家多次爆發疫情死亡率40%-75%。2008年的印度喀拉拉邦爆發的疫情中，超過2000人被隔離，18位感染者中只有2人存活。尚無特效藥和疫苗。
藍色圓形為尼帕病毒，紫色為被感染的VERO E6細胞；透射電子顯微鏡成像，後期著色。圖片來源@NIAID
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⑥
SARS冠狀病毒
（自然宿主：菊頭蝠科菊頭蝠屬）
2002年11月首次在中國廣東發現，花面狸（果子狸）、貉、獾等可作為中間宿主。其引發的病症被稱為嚴重急性呼吸綜合徵（SARS）。至2003年7月31日，全球26個國家確診感染病例約8000例，死亡率約10%。其中中國大陸確診5327例，死亡349人。自此次SARS疫情後，WHO成立突發事件委員會，開始對PHEIC事件進行評估和宣佈。尚無特效藥和疫苗。
橙色圓形為SARS病毒；透射電子顯微鏡成像，後期著色。圖片來源@NIAID
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⑦MERS冠狀病毒（自然宿主：單峰駱駝或蝙蝠，尚無定論）
2012年首次在沙特阿拉伯確認，其引發的病症被稱為中東呼吸綜合徵（MERS）。至2015年全球27個國家確診感染病例約1300例，死亡率約35%。其中1084例確診病例均發生在2012年的疫情中。尚無特效藥和疫苗。
黃色圓形為MERS病毒，可見其外層的“冠狀”包膜蛋白；透射電子顯微鏡成像，後期著色。圖片來源@NIAID
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- 感染 -
在你看不見的地方，入侵已悄然開始。
⑧
下圖右側的兩個圓形結構為蜱蟲的腺體，這隻蜱蟲的其中一個腺泡已被蘭加特病毒(Langat virus)感染，若它叮咬了人類，可能使人患上蘭加特腦炎。
綠色熒光標記的腺泡已被感染；共聚焦顯微鏡成像。圖片來源@NIAID
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⑨
這就是被蘭加特病毒(Langat virus)感染的細胞，病毒編碼蛋白NS51與被感染細胞的一種輔肽酶相互作用，可阻止被感染細胞產生抗病毒反應。好在這種蟲媒病毒不可人際傳播，且已開發有效的疫苗。
紅色為病毒蛋白質NS51，綠色為脯氨酰氨基酸酶(Prolidase)。圖片來源@NIAID
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⑩
下圖則是一個感染了輪狀病毒(Rotavirus)的細胞，病毒在細胞質中形成大量“病毒工廠”，並在其中完成子代的複製和裝配。這些病毒可引發急性腸胃炎，儘管已有較為有效的疫苗，但每年因此死亡的5歲以下兒童仍有約20萬，主要集中於低收入國家。
藍色為細胞核。圖片來源@NIAID
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⑪
細菌同樣會受到病毒感染，下圖中大量噬菌體病毒正附著在一個細菌的表面，它們的蛋白質外殼一般不進入宿主細胞，而是將DNA“注入”宿主細胞中，利用宿主細胞的物質進行復制和裝配。有的噬菌體最終將使宿主細胞裂解，釋放大量子代。
面積較大的圓形為細菌細胞，外側的大量圓形結構為吸附其上的噬菌體病毒；透射電子顯微鏡成像。圖片來源@Wikimedia Commons
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⑫
有的病原體即便沒有DNA或RNA，卻仍具有傳染性。朊病毒(Prion)是僅由蛋白質構成的侵染因子，能引發正常蛋白質發生錯誤摺疊。下圖中，這種錯誤摺疊的蛋白質正沿著神經細胞細長的突觸傳染相鄰細胞。受感染的神經細胞將逐漸退化，導致神經退化性疾病（主要為傳染性海綿狀腦病，如瘋牛病等）。
紅色為被侵染的蛋白質。圖片來源@NIAID
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- 抗爭 -
免疫系統，是我們最後的天然防線。
⑬
但面對病原體的入侵，我們也絕非坐以待斃。下圖是正常的人類血液細胞，除了柿餅狀的紅細胞、圓片狀的血小板外，還可見眾多白細胞。它們是人體重要的免疫細胞，主要包括嗜中性粒細胞、嗜酸性粒細胞、嗜鹼性粒細胞、淋巴細胞、單核細胞等5種類型。
掃描電子顯微鏡成像。圖片來源@Wikimedia Commons
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⑭
其中，嗜中性粒細胞（也稱中性粒細胞）是人體白細胞中佔比最多的類型，也是人體抵禦細菌、真菌等病原微生物的重要防線。下圖是正在吞噬炭疽桿菌的中性粒細胞。
橙色條狀為炭疽桿菌，黃色為中性粒細胞；掃描電子顯微鏡成像，後期著色。圖片來源@Wikimedia Commons
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⑮
下圖則是正在吞噬耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）的中性粒細胞，幸運的話，這些被吞噬的細菌將被中性粒細胞中的溶菌酶等溶解消化。而殺死細菌後，中性粒細胞也將死亡，成為膿細胞，即人們所說的“化膿”。
黃色球形為MRSA，紫色為人類中性粒細胞；掃描電子顯微鏡成像，後期著色。圖片來源@NIAID
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⑯
當白細胞中的單核細胞離開血管進入組織後，可分化產生巨噬細胞，它們能吞噬遊離的病原體、死亡細胞和細胞殘片等。下圖中一個小鼠巨噬細胞正在延伸它細長的假足以吞噬可能是病原體的顆粒。
圖片來源@Wikimedia Commons
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⑰
完成吞噬後，巨噬細胞將利用溶酶體消化這些病原體，並將病原體的特異性抗原整合至細胞膜，這種“抗原呈遞”效應將刺激免疫系統針對病原體產生抗體。下圖中，在裂解的小鼠巨噬細胞裡，暴露出被吞噬的土拉弗朗西斯菌(Francisella tularensis )。
黃色為巨噬細胞，藍色球形的是土拉弗朗西斯菌；掃描電子顯微鏡成像，後期著色。圖片來源@NIAID
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⑱
但這些免疫細胞並非每一次都如此幸運，下圖便是成功殺死人類中性粒細胞並從中逃逸的耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）。這種“超級細菌”於1961年首次在英國發現，對包括甲氧西林在內的多種青黴素類抗生素具有抗藥性，可引發癤甚至壞死性筋膜炎。
黃色球狀為MRSA，紅色為中性粒細胞；掃描電子顯微鏡成像，後期著色。圖片來源@NIAID
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⑲
此外，免疫細胞自身也有可能遭受病原體的感染，從而喪失免疫能力。下圖是被HIV病毒感染的人類T淋巴細胞。進入宿主細胞的HIV病毒會將自己的遺傳物質整合進宿主細胞的DNA中，並隨著宿主細胞一起復制，並可能引發艾滋病，導致免疫功能的缺陷。最終宿主將因感染、癌症等疾病侵襲死亡。截至2018年底，全球約有3790萬人感染HIV病毒。
藍色為人類T淋巴細胞，附著在其表面的黃色球形為HIV病毒；掃描電子顯微鏡成像，後期著色。圖片來源@NIAID
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⑳
然而免疫反應也並非越強越好。在白細胞中還存在一種特殊的淋巴細胞——調節T細胞(Regulatory T cell)，以調節、控制自身免疫反應。如果沒有它，過度的免疫反應將使免疫系統“認友為敵”，攻擊自身正常細胞，最終造成“自我毀滅”。
調節T細胞（紅色）正與抗原呈遞細胞（藍色）相互作用，誘導其產生抑制性受體，抑制免疫反應激活；掃描電子顯微鏡成像，後期著色。圖片來源@NIAID
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·
這個“看不見”的世界
與漫長的生命進化史如影相隨
而人類首次通過顯微鏡看到它們
僅僅是三百多年前的事
它的複雜程度
也遠遠超過我們的想象
即便在這個人類文明空前發達的時代
全球每年因各類傳染病
孕產婦和新生兒疾病
以及營養不良造成的死亡人數
仍接近1000萬人
突如其來的疫情仍毫無防備地發生
但縱觀人類歷史
再兇狠的病菌、再慘烈的疫情
也沒能讓人類走向滅亡
因為總有那麼一群人
無論時局如何艱難
依然孜孜不倦、摸索探尋
為我們解開一場場
恐慌、痛苦、死亡背後的真相
而站在他們的肩膀上
我們才能看見曾經一無所知的世界
我們才有信心依然對明天充滿期待
創作團隊
撰稿：木蘭減字
圖編：任炳旭
審校：鼕鼕，李張子薇
封面圖片：健康的人類T淋巴細胞，來源@NIAID
- The End -
星球研究所
一群國家地理控，專注於探索極致世界
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