The Thirty Years’War

How parasites provoke, manipulate,and get intimate with our immune system

噢,玫瑰,你病了!

那無形的飛蟲

乘著黑夜飛來,

在風暴呼號中。

找到了你的溫床

鑽進紅色的歡愉;

他黑暗而隱秘的愛

毀了你的生命。

——威廉·布萊克,《病玫瑰》

一天,一個男人走進澳大利亞的珀斯皇家醫院[1]說他感到疲倦。他感到疲倦已有兩年了,現在(1980年夏)他覺得必須搞清楚他出了什麽問題。他的健康狀況不算完美,但也不算糟糕。他在青春期和二十幾歲時曾大量吸煙,現年44歲,唯一的嗜好就是每天晚上喝一杯白葡萄酒。

醫生隔著皮膚摸到他的肝髒有腫大。在超聲波成像中可以看到三個肝葉中有兩個明顯變大。然而,沒有任何征兆表明他患上了醫生以為會發現的那些疾病,比方說腫瘤或肝硬化。直到醫生看見病人的糞便檢驗報告才意識到他究竟怎麽了:糞便中含有曼氏血吸蟲的多刺蟲卵,這種血吸蟲隻在非洲和拉丁美洲被發現過。

醫生請他講述他的人生曆程。他早年過得很艱苦,於1936年出生於波蘭的他,在第二次世界大戰期間,蘇聯軍隊將其全家送進西伯利亞的戰俘營。臨近戰爭結束時,他們逃了出來,穿越阿富汗和伊朗,最終抵達東非的一個難民營。接下來的6年裏,大草原就是他的遊樂場,直到1950年全家移民到澳大利亞。他的後半生一直待在澳大利亞。

盡管難以置信,但病因很簡單:他一生中隻有一段時間有機會接近曼氏血吸蟲,也就是20世紀40年代末,他在坦桑尼亞的湖泊裏洗澡遊泳的時候,至少有一對血吸蟲侵入他的皮膚,一路挺進他的血管。他帶著它們來到澳大利亞,和它們一起開始了新生活,雄性和雌性血吸蟲活在他體內,靜靜地彼此糾纏,產下蟲卵,就這麽度過了30年。

血吸蟲的長壽固然令人驚訝,但更了不起的是,它們是在持續不斷的威脅和攻擊之下做到這一點的。蘭克斯特以為寄生蟲一旦進入宿主的身體就像是回到了家裏。寄生蟲可以無所事事,隻需要取用包裹著它的食物就行。然而在1879年他寫作《退化》一文時,免疫學這門關於身體抵抗外界侵襲的科學比煉金術強不到哪兒去。醫生知道注射一丁點兒水痘膿液就能保護人們不受天花的傷害,但他們不知道這樣做究竟是如何拯救生命的。蘭克斯特的論文發表幾年後,科學家才發現獵食性的細胞在我們體內遊**並吞噬細菌,免疫學就此誕生。

想要總結科學家從那以後掌握的關於免疫係統的知識,就好比企圖用蠟筆重現西斯廷大教堂。免疫係統的複雜程度不亞於交響樂隊,它擁有各種各樣的細胞,彼此之間溝通的信號語言加起來有一本字典那麽厚,還有幾十種化學分子用來協助細胞判斷應該摧毀還是放過所遇到的東西。它就像是血液中的大腦。盡管非常複雜,接下來我還是要大致描述一下我們身體殺死寄生蟲的主要方式。[2]

免疫係統對入侵者(例如鑽進傷口的細菌)的攻擊由接連不斷的幾波攻勢組成。第一波攻勢中有許多名叫補體(complement)的蛋白質分子。補體分子碰到細菌後會依附在細菌表麵,改變形狀以抓住路過的其他補體分子。這些分子在細菌表麵逐漸堆積,將自己裝配成破壞工具,像鑽頭一樣在細菌的細胞膜上開孔。它們還能發揮信標一樣的功能,使得細菌更容易被免疫細胞發現。補體分子也會落在人體細胞上,但不會造成傷害。我們的細胞外層覆有某些分子,能夠夾在補體分子上並將其分離。

第一批趕到傷口處的有遊走性的免疫細胞,最重要的一種是巨噬細胞(macrophage)。它們能靠一些粗略的識別方式在碰到細菌時認出細菌,它們能把入侵者吸入細胞內,然後慢慢消化。另一方麵,巨噬細胞還會釋放信號促使免疫係統的其他成員注意這個位置。其中一些信號會讓附近的血管壁變得蓬鬆,從而使感染部位變得腫脹,這樣就能讓其他免疫細胞和分子湧入組織了。巨噬細胞釋放的信號分子也會依附在臨近血管中恰好路過的免疫細胞上,它們會帶領免疫細胞穿過血管壁,來到感染部位,就像孩子拖著母親的手走向玩具店的貨架。

如果有足夠的時間,免疫係統還會組織新一波的攻勢,使用的是更加複雜的免疫細胞:B細胞和T細胞。人體大多數種類細胞的表麵都有一些標準的受體。所以一個紅細胞和另一個紅細胞看上去完全相同。然而當B細胞和T細胞形成時,它們會改變在其表麵生成受體的基因。這些改變了的基因可以製造新的受體,導致這些細胞的受體形狀與其他免疫細胞的都不一樣。這套改變機製能產生上千億種不同的形狀,因此每一種新的B細胞和T細胞都和人臉一樣是獨一無二的。

由於B細胞和T細胞的多樣性,它們能捕獲種類繁多的分子,其中就包括入侵者表麵上的那些。能夠觸發免疫反應的外來分子被稱為抗原。但是,B細胞和T細胞首先必須以恰當的方式認識抗原。完成這項任務的是巨噬細胞和其他免疫細胞,它們在吞噬細菌或細菌的殘片時會把這些東西切成碎片,然後將這些碎片抗原送到細胞表麵放在一個特殊的容器(主要組織相容性複合體,簡稱MHC)中展示。免疫細胞帶著戰利品抗原進入淋巴結,在這裏和T細胞相遇。假如T細胞剛好有對應抗原的受體,它就能鎖定巨噬細胞展示的抗原。一旦識別到抗原,T細胞就會快速增殖,形成一支由相同的T細胞組成的軍隊,每個細胞都裝配有相同的受體。

這些T細胞會演變成三種形態,每一種都能以不同的方式殺死入侵者。它們有時候會變成殺手T細胞,在身體內搜尋被病原體入侵的細胞。在MHC的幫助下,它們能識別出被感染的細胞。和巨噬細胞一樣,人體的大多數細胞都能在自身的MHC受體上展示抗原。隻要殺手T細胞識別到出問題的跡象就會命令受感染的細胞自殺。細胞內的寄生蟲也會隨之死去。

有時,被激活的T細胞會協調其他免疫細胞,從而更有效率地殺死入侵者。它們有些會變成炎性T細胞。這些T細胞會主動接近正在對抗洶洶來犯的細菌大軍的巨噬細胞,然後鎖定巨噬細胞MHC所展示的抗原。這種鎖定就像扣動扳機,把巨噬細胞變成更加凶猛的殺手,噴出更多的毒素。與此同時,炎性T細胞會促使傷口進一步腫脹,遠遠超過巨噬細胞本身能做到的地步。炎性T細胞同時還能殺死疲憊衰老的巨噬細胞,通過吞噬它們來刺激產生新的巨噬細胞。炎性T細胞就像好戰的將軍:在戰爭中很有用,但不能放任它們脫離控製。當巨噬細胞產生過多的炎症和毒素,免疫係統就會開始摧毀機體本身。

第三種形態的T細胞能幫助B細胞製造抗體。B細胞與T細胞一樣,也擁有能夠千變萬化的表麵分子,因此有能力抓住幾十億種不同的抗原。B細胞附著在病原體片段上之後,有時候也會出現輔助T細胞同時附著在上麵。通過這樣的聯合,T細胞能向B細胞發出信號,促使後者開始製造抗體。抗體就像能夠自由漂動的B細胞受體,同樣能附著在入侵者的抗原上。

一旦受到激活,B細胞就會開始噴吐抗體,根據抗體的不同特性,它們能用幾種方式對抗感染。它們可以聚集在細菌分泌的毒素周圍並中和它。它們可以協助補體分子鑽開細菌,製造出更大的孔洞。它們能附著在細菌上,破壞其用來入侵體細胞的化學分子。它們能給細菌做標記,使之成為巨噬細胞更明顯的攻擊目標。

B細胞和T細胞的主體前去消滅從傷口入侵的細菌時,有少數細胞會坐山觀虎鬥。它們被稱為記憶細胞,其任務是在被入侵後保留有關入侵者的記錄,一般可以保留許多年。假如同樣的細菌再次進入身體,記憶細胞會重新變得活躍,組織一場壓倒性的迅猛進攻。這些細胞是疫苗能夠成功抵抗疾病的關鍵:即便免疫細胞隻接觸到一個抗原,它們也能產生記憶細胞。疫苗隻包含抗原分子,而不是一個活的有機體,因此不會使人得病,但依然能讓免疫係統在再次遇到相同病原體的時候主動消滅它們。

T細胞、B細胞、巨噬細胞、補體分子、抗體和免疫係統的其他所有部分加起來,織成了一張緊密的大網,能夠持續不斷地清掃一切入侵者。然而時不時地,也會有某種寄生蟲悄悄溜進來,建立自己的根據地。它之所以能做到,可不是因為免疫係統的疏忽,而是寄生蟲有能力逃過免疫係統的監察。細菌和病毒有自己的技巧,但許多最有意思的策略出現在“經典”寄生蟲群體中,也就是原生動物、吸蟲、絛蟲和其他真核生物。它們能躲避免疫係統,聲東擊西,以逸待勞,甚至反客為主,混淆免疫係統,削弱(或者在必要的時候增強)免疫係統釋放的信號。寄生蟲極為詭計多端,人類已經有了形形色色的疫苗對付病毒和細菌,但至今還沒有發明針對寄生蟲的疫苗,這個事實就足以說明問題了。假如蘭克斯特知道這些,也許就不會給寄生蟲一個它們到現在也無法擺脫的惡名了。

1909年9月[3],羅得西亞東北部靠近盧安瓜河的地方,一個來自諾森伯蘭郡的強壯青年患上了昏睡病。他的疾病有兩個月未能得到確診,但確診後不久,他被送回英格蘭,在利物浦熱帶醫學院接受治療。12月4日,他被收進皇家南部醫院,他的醫生是羅納德·羅斯少校。羅斯是熱帶醫學的巨匠之一,他在10年前搞清楚了瘧疾的傳播環:瘧原蟲如何往返於按蚊和人類之間。昏睡病患者的血液中布滿了錐蟲,一滴血中就有幾千隻的鑽頭狀生物。他的腺體腫脹起來,雙腿滿是紅疹。許多個星期中患者不斷消瘦下去。羅斯試圖用含砷化合物殺死寄生蟲,但患者的眼睛受到了傷害,他不得不停止治療。第二年4月,患者一連嘔吐了4天,體重下降10磅(約4.5千克),隨後,他變得越來越嗜睡,隻會偶爾有精神。他的肝髒脹大,腦部的血管嚴重充血。

羅斯轉而嚐試其他治療手段。他用患者的血液給小鼠接種,讓寄生蟲增殖,然後抽出小鼠的血液。他加熱血液殺死錐蟲,然後把這種粗糙的疫苗注射回患者體內。5月,患者的肛門括約肌失去功能,羅斯確定他命不久矣,但一周後,患者的病情突然明顯好轉。然而好景不長,僅僅幾天後他再次變得衰弱,患上肺炎,很快就去世了。解剖屍體的時候,羅斯連一隻錐蟲都沒找到。

幾年前,羅斯發明了一種快速檢測血液中寄生蟲的方法,他在這名患者生命的最後3個月中使用了這種方法。在這個過程中,他得到了全世界第一套昏睡病的每日畫像。他把結果整理在患者的病曆中,繪製成“令人驚愕的圖表”。圖中能看出清晰的節奏:在幾天的時間內,錐蟲會急劇增加原數量的15倍之多。然後同樣突然地,錐蟲數量會下跌到幾乎檢測不到的水平。這個周期從頭到尾會持續一周左右,患者的發燒和白細胞計數的變化也遵循相同的規律。侵襲這名患者的並不是單獨一場的寄生蟲攻勢,攻勢會接二連三地在他體內爆發和衰竭。

羅斯在患者身上看到了“一場爭鬥,一方是受到感染的身體的防禦能力,另一方是錐蟲的侵略性力量”[4]。他無從說明這場爭鬥的本質究竟是什麽。之後經過90年的研究,科學家依然無法製造昏睡病的疫苗,但他們至少理解了錐蟲如何掀起一場場波瀾,直到宿主失去生命。錐蟲玩的是一場消耗性的“偷梁換柱”遊戲[5]。

假如你像《神奇旅程》裏演的那樣飛過一隻錐蟲上方,見到的景象一定會讓你感到厭倦。你仿佛見到了艾奧瓦州最單調的玉米田,幾百萬根玉米稈擠在一起,彼此之間幾乎沒有任何縫隙。飛過下一隻錐蟲,情況也沒什麽改變,是和前一隻一模一樣的無數玉米稈。事實上,無論什麽時候,你飛過人類宿主體內的幾百萬隻錐蟲中的任何一隻,見到的都會是同樣的表層。

對人類的免疫係統來說,這些寄生蟲就像桶裏的魚一樣容易殺死。假如免疫係統能學會如何識別構成玉米稈的分子中的任何一個,它就能向身體內的幾乎所有寄生蟲發動攻擊。事實上,宿主的B細胞開始針對玉米稈產生抗體的時候,錐蟲就會批量死亡,但它們不會徹底滅絕。就在錐蟲看上去即將完全消失的那一刻,其數量會忽然觸底反彈。景象隨之改變。此刻你再飛過錐蟲,見到的不會是玉米,而是麥子——依然是單調的農田,但作物變成了另外一種。

這樣的迅速改變之所以能夠發生,是因為錐蟲基因有著獨特的排列方式。製造構成錐蟲外殼分子的指令位於單獨的一個基因上。通常來說,錐蟲分裂的時候,新誕生的寄生蟲會使用相同的基因來製造相同的外殼。然而每分裂一萬次左右,錐蟲會突然棄用這個基因,把它從DNA中切割下來,然後從儲存了上千個其他構建外殼的基因儲備庫裏撿取一個,粘貼在上一個基因的原位上。新基因於是開始指揮製造表麵分子,它與上一種分子相近,但並不相同。

免疫係統的注意力都放在前一種外殼上,它需要時間來識別新的外殼並針對它製造抗體。在這段時間裏,擁有新外殼的錐蟲是安全的,它們可以瘋狂增殖。等免疫係統追趕上來,用新的抗體攻擊錐蟲,另一隻錐蟲已經裝配上了第三個基因,正在製造第三種外殼。這樣的你追我趕會持續幾個月甚至幾年,錐蟲數百次地舍棄舊外殼換上新外殼。這麽多種類的錐蟲碎片在血流中逐漸積累,宿主的免疫係統會長期過度興奮,從而開始攻擊宿主的身體,直到患者死亡。

這套偷梁換柱策略之所以能夠成功,唯一原因就是錐蟲能夠調取用於構建外殼的基因儲備庫。但錐蟲不能從庫中以隨機順序取用這些基因。假如進入宿主體內的第一代錐蟲打開了全部構建外殼的基因,免疫係統會對全部種類的外殼產生抗體,迅速阻止感染。假如新一代錐蟲又采用了以前用過的外殼構建基因,免疫係統會使用上次遺留的抗體來殺死它們。因此,錐蟲會嚴格按照既定順序來使用那些基因。取兩隻錐蟲克隆體,感染兩隻小鼠,它們的後代會以相同的順序開啟相同的基因。這麽一來,錐蟲就能把感染時間延長到以月為計數單位了。

羅納德·羅斯被今人記住的是他對瘧疾的探索,而不是昏睡病。但他在瘧原蟲如何對抗人體免疫係統的研究中並無太多建樹。錐蟲通過大起大落來炫耀逃避免疫係統的功績,而瘧原蟲則要低調得多。這種寄生蟲在人體內的大部分時間裏都在從一個隱蔽處溜向下一個隱蔽處。瘧原蟲剛通過蚊叮進入人體後,能在短短半小時內抵達肝髒,這個速度往往快得足以逃過免疫係統的視線。瘧原蟲鑽進肝細胞發育成熟,這時就會引起人體的關注了。肝細胞抓取懸浮在其中的瘧原蟲的遊離蛋白質,切碎後轉送到肝細胞的表麵上,用MHC分子呈現展示。宿主的免疫係統識別出抗原,開始組織進攻被感染的肝細胞。但進攻需要時間,這段時間足以讓瘧原蟲在一周內分裂出4萬份拷貝衝破肝細胞去搜尋紅細胞寄生。等待免疫係統做好準備來摧毀被感染的肝細胞時,這些細胞早已變成了空殼。

與此同時,瘧原蟲正在入侵紅細胞並做“家庭裝修”。紅細胞內缺少基因和蛋白質,瘧原蟲需要付出大量努力來彌補缺陷,但貧瘠也有貧瘠的優勢:紅細胞是個良好的藏身之處,它們沒有基因,無法製造MHC分子,因此紅細胞無法向免疫係統展示它裏麵藏著什麽。接下來的一段時間,瘧原蟲可以躲在紅細胞內部享受這個絕妙的偽裝。

隨著瘧原蟲的分裂,逐漸充滿紅細胞,它不得不開始用自己的蛋白質來支撐細胞膜。為了避免在脾髒中被銷毀,它在紅細胞的表麵上製造突起,每一個突起上都有小小的搭扣,能夠抓住血管內壁。這些搭扣本身就構成了一種危險:它們有可能會引起免疫係統的注意。免疫係統可以針對它們製造抗體以集結一支殺手T細胞的軍隊,根據這個跡象識別被感染的血細胞。

正因為免疫係統能夠識別這些搭扣[6],科學家花了大量時間去研究它們,希望能製造出針對瘧疾的疫苗。20世紀90年代,科學家終於擁有了基因測序能力,在對攜帶製造搭扣的指令的基因完成測序後,他們發現製造搭扣隻需要一個基因,但瘧原蟲的DNA裏有一百多個基因能夠製造搭扣。每一種搭扣都能讓紅細胞黏附在血管壁上,但它們各有各的獨特形狀。

瘧原蟲入侵紅細胞之後,會立刻同時開啟許多個用於製造搭扣的基因,但瘧原蟲隻會選擇其中之一放在紅細胞的表麵上,紅細胞的表麵隻會被這個樣式的搭扣所覆蓋。當紅細胞破裂,16隻子代寄生蟲遊出來,它們幾乎總是使用相同的基因來製造相同的搭扣。然而每隔一段時間,就會有一隻寄生蟲換用另一個基因,製造出免疫係統無法識別的新搭扣。瘧原蟲就是通過這套方法躲藏在光天化日之下的:免疫係統在識別正在使用的搭扣時,瘧原蟲已經在製造新的搭扣了。換句話說,瘧疾使用的偷梁換柱戰略與昏睡病的非常相似。盡管羅納德·羅斯不知道,但他的患者在對抗昏睡病和瘧疾的時候,都輸給了同一個消耗性的遊戲。

瘧原蟲隻是生活在我們身體裏的諸多寄生蟲之一。有些寄生蟲能生活在任何一種細胞內,有些則選擇特定的一種。有些甚至專找最危險的細胞寄生,也就是專門負責殺死和吞噬寄生蟲的巨噬細胞。利什曼原蟲(Leishmania)就屬於最後這一類。這一族寄生蟲包括十幾個物種,通過一種叫作白蛉的昆蟲的叮咬在人與人之間傳播。每一種利什曼原蟲都會造成其特有的疾病[7]。碩大利什曼原蟲(Leishmania major)會導致東方癤(Oriental sore),這是一種自愈性的惱人水皰,看上去像潰瘍。杜氏利什曼原蟲(Leishmania donovani)會攻擊我們體內的巨噬細胞,在一年內殺死宿主。還有一種巴西利什曼原蟲(Leishmania brasiliensis)會導致鼻咽黏膜利什曼病(espundia),寄生蟲會啃食感染者頭部的軟組織直到患者麵目全非。

利什曼原蟲不需要像瘧原蟲鑽進紅細胞那樣用蠻力進入它寄生的巨噬細胞[8]。它更像是個敵方間諜,直接敲開警察總局的大門請警察逮捕它。利什曼原蟲在白蛉叮咬時被注入人體內,它會吸引補體分子來試圖鑽開它的細胞膜,吸引巨噬細胞來吞吃它。利什曼原蟲能阻止補體鑽開細胞膜,但不會摧毀補體分子。它會允許補體分子履行其另一項職責,也就是扮演信標的角色。巨噬細胞爬過寄生蟲,偵測到補體的存在,在細胞膜上打開洞口,吞下利什曼原蟲。

巨噬細胞把寄生蟲包裹在囊泡中,使囊泡沉入它的內部。通常來說,囊泡會成為寄生蟲的處刑室。巨噬細胞會讓囊泡和另一個充滿分子手術刀的囊泡融合,用後者來分解利什曼原蟲。但是,利什曼原蟲能夠阻止囊泡的融合,科學家尚未搞清楚其中的機理。利什曼原蟲所在的囊泡不會受到攻擊,安全地成了寄生蟲成長繁育的舒適巢穴。

利什曼原蟲不但能改造它侵襲的這個巨噬細胞,還能影響身體的整個免疫係統。新生的T細胞第一次遇到抗原並鎖定時,有可能會成為輔助T細胞。它會發揮什麽樣的輔助作用,是炎性的那種,還是協助B細胞製造抗體的那種,取決於在體內傳播的特定信號之間的平衡。剛開始,兩種輔助T細胞都會增殖,但隨著數量的增加,兩者會互相幹擾。在很多種感染中,這樣的競爭會使得平衡向著有利於某一種T細胞的方向傾斜。勝利的一方會以自己的方式向寄生蟲發動進攻。

利什曼原蟲找到了辦法在這場競爭中作弊。顯而易見,摧毀這種寄生蟲的最佳手段是製造大量炎性T細胞。它們能協助巨噬細胞殺死後者吞吃的寄生蟲。事實上,這似乎正是成功戰勝利什曼原蟲的患者體內所發生的事情。寄生蟲學家做過實驗,用利什曼原蟲感染小鼠,然後抽取從疾病中存活下來的小鼠的炎性T細胞。寄生蟲學家將這些T細胞注射給通過遺傳手段剝奪了大部分免疫係統的小鼠。注射使得無力抵抗的小鼠也成功地擊退了利什曼原蟲。

但是在大多數情況下,我們的身體無法正確地構建工事,失敗的罪魁禍首似乎正是利什曼原蟲。它藏在它寄生的巨噬細胞內,強迫巨噬細胞釋放信號,讓免疫係統傾向於製造協助生成抗體的輔助T細胞。由於利什曼原蟲安全地藏在巨噬細胞裏,因此抗體無法接觸到它們。於是病情就會不受控製地發展下去。

瘧原蟲和利什曼原蟲對居住地點非常挑剔,隻能在特定類型的細胞中存活。大部分寄生性的原生動物也同樣挑剔,但有幾種寄生蟲能侵入幾乎每一種細胞。其中之一就是龔地弓形蟲(Toxoplasma gondii),一種不該生活得這麽默默無聞的生物。知道弓形蟲的人並不多[9],盡管每個人的大腦裏都很可能潛伏著幾千隻弓形蟲。全世界約有三分之一人口受到了弓形蟲的感染,在歐洲的部分地區幾乎所有人都是弓形蟲的宿主。

雖說有幾十億人攜帶著弓形蟲,但我們並不是這種寄生蟲的天然宿主。弓形蟲通常在貓科動物(包括家貓和野生貓)和它們吃的動物之間循環感染。貓科動物隨糞便排出弓形蟲的卵狀卵囊,卵囊能夠在土壤中休眠多年,等待被鳥、老鼠或羚羊之類的動物吃下去。卵囊在新宿主體內孵化,產生的弓形蟲在體內遊走,尋找細胞供其寄生。

弓形蟲與會導致瘧疾的瘧原蟲是近親,它的尖端有著同樣能讓它鑽出一條路進入細胞的特殊武器。瘧原蟲隻能寄生在肝細胞和隨後的紅細胞中,而弓形蟲就沒那麽挑剔了。它能用蠻力闖進幾乎所有種類的細胞。

弓形蟲入侵細胞後就會開始進食和繁殖。它分裂成128個複製品撕開所寄生的細胞,新一代寄生蟲衝出來準備入侵其他細胞。幾天後,弓形蟲會改變節奏。它不再入侵細胞而是開始建造囊壁,每個包囊裏都隱藏著幾百個弓形蟲個體。每隔一段時間,這些包囊中的一個就會裂開,裏麵的弓形蟲出來入侵其他細胞產生新一代的弓形蟲。這些後代會立刻建造自己的囊壁讓自己隱藏在包囊裏。它們會在包囊裏潛伏好幾年,直到宿主被貓科動物吃掉。一旦進入最終宿主的體內,它們就會再次蘇醒然後開始裂殖。雄性和雌性個體由此誕生,它們**後製造卵囊,整個循環如此周而複始。

假如一個人吞下弓形蟲的卵囊——有可能通過一小塊泥土,也可能是被感染的動物的肉——弓形蟲同樣會經曆這個先快後慢的生活曆程。在弓形蟲侵襲期間,人幾乎不會有什麽感覺,最壞的症狀也不過像一場輕症流感。弓形蟲回到包囊裏靜靜隱藏著的時候,健康的人根本不會注意到它的存在。弓形蟲如此溫馴,看上去似乎無法與錐蟲或瘧原蟲相提並論。但是,弓形蟲和其他種類的寄生蟲一樣也會細致入微地操控宿主的免疫係統。假如弓形蟲瘋狂繁殖,碾碎宿主體內的每一個細胞,它很快就會發現自己的宿主不再活蹦亂跳,而是變成了一具屍體,而屍體恐怕不是貓科動物想要捕獵的對象。弓形蟲希望中間宿主活著,因此它利用宿主的免疫係統來控製自己的行為。

弓形蟲的策略與利什曼原蟲的恰恰相反。利什曼原蟲促使免疫係統製造協助產生抗體的輔助T細胞,而弓形蟲釋放出一種分子使得平衡朝著炎性T細胞傾斜。炎性T細胞大量增加,將巨噬細胞變成專門屠殺弓形蟲的劊子手,巨噬細胞會追捕弓形蟲把它們撕成碎片。隻有蟄伏在堅硬囊壁之內的弓形蟲才能從攻擊中活下來。每隔一段時間就會有幾隻弓形蟲破殼而出補充刺激性的分子,像疫苗加強針似的激發免疫係統的活力。宿主的巨噬細胞被喚醒把弓形蟲趕回包囊之中。就這樣,在弓形蟲的操控下,宿主能夠保持健康抵禦疾病,而寄生蟲舒舒服服地躲在包囊裏,等待前往貓科動物內髒中的應許之地。

隻有在弓形蟲製造的安全環境受到破壞時,它才會對人類形成威脅。舉例來說,胎兒沒有自己的免疫係統,隻受到母親通過胎盤提供的抗體保護。母親的T細胞被禁止進入胎兒體內,因為它們會將胎兒視為一個巨大的寄生蟲,嚐試殺死胎兒。母親的抗體很容易就能抵禦流感病毒或大腸埃希菌,但無法保護胎兒不受弓形蟲的侵襲,因為胎兒需要炎性T細胞才能把弓形蟲趕進包囊。因此,女性在懷孕期間感染弓形蟲是非常危險的。假如弓形蟲從母親身上進入胎兒體內就會不受控製地瘋狂繁殖。弓形蟲會試圖讓免疫係統勒住它的韁繩,但胎兒體內沒有聽眾能聽見它的呼聲。弓形蟲會持續增殖,直到導致往往致命的嚴重腦損傷。

20世紀80年代,弓形蟲意外地殺死了另一種人類宿主:艾滋病患者。艾滋病是由人類免疫缺陷病毒(簡稱HIV)導致的,這種病毒會入侵炎性T細胞利用它們來自我複製,在這個過程中殺死炎性T細胞。艾滋病患者體內的弓形蟲鑽出包囊裂殖時,期待會造成強烈的免疫應答,將它們趕回藏身之處。但艾滋病患者體內幾乎不存在炎性T細胞,宿主和胎兒一樣毫無抵抗能力。弓形蟲於是瘋狂繁殖,對大腦造成巨大的傷害。患者會陷入譫妄,有時甚至喪生。

接下來的十幾年裏,醫生束手無策,無法阻止弓形蟲對艾滋病患者造成的傷害。不過到了20世紀90年代,科學家研發出了藥物,第一次能夠減緩HIV的複製,重新提高炎性T細胞的水平。買得起這些藥物的患者並不多,在健康水平的T細胞軍隊的驅使下,他們體內的弓形蟲欣然返回巢穴。但另外還有數以百萬計買不起藥的患者,他們隻能繼續麵對這種寄生蟲無意間造成的瘋狂了。

對單細胞的寄生蟲來說,躲避免疫係統的追殺當然很困難,但至少它還有體形上的優勢。它可以藏進細胞的袋狀結構或淋巴管的彎曲處。然而對於寄生性的動物,情況就不一樣了。這些多細胞的生物在免疫係統的雷達上就像巨大的飛艇。它們的顯眼程度不亞於移植而來的肺髒。假如不持續補充免疫抑製藥物來控製免疫係統,移植的肺髒很快就會在免疫係統的攻擊下壞死。然而,寄生性的動物(有一些長達60英尺,約18米)能在我們的身體裏存活許多年,享受盛宴,產下數以十萬計的幼蟲。

它們之所以能繁衍生息,是因為它們擁有更多的方法來欺騙我們的免疫係統。豬肉絛蟲就是這麽一個了不起的例子[10]。在蟲卵能夠變成我們體內的長帶狀寄生蟲之前,它們首先必須在某個中間宿主(通常是豬)體內度過一段時間。豬隨著食物吞下蟲卵,蟲卵進入腸道後孵化生出六鉤蚴。它們會用蛋白酶在腸壁上挖洞鑽出去,進入循環係統後,它們隨著血流前往肌肉或內髒。來到目的地之後,它們會離開血流,停留下來變成珍珠般的包囊。為了進入最終宿主的身體,它們能在包囊中等待好幾年。

假如絛蟲隻會在豬的體內度過它的包囊階段,我們也許會對它們如何躲避免疫係統一無所知。但有時候,豬肉絛蟲的卵總會進入人體。(舉例來說,一個人的體內有一隻完全成熟的絛蟲,他的手就有可能沾上蟲卵,如果這個人剛好要為其他人製作食物……)蟲卵會像在豬體內一樣孵化,六鉤蚴以同樣的步驟穿透腸壁,在體內某處(常在眼睛或大腦)安家。六鉤蚴會形成包囊,結果有可能致命,也有可能無害,這取決於它選擇的安家地點。假如囊蚴貼近血管,有可能會導致組織壞死;假如囊蚴在大腦內誘發炎症,就會導致癲癇;假如它選擇的是個更安穩的地點,免疫係統有可能會對它視而不見好幾年。但是絛蟲和弓形蟲不一樣,弓形蟲的幼蟲會在包囊中陷入休眠,而絛蟲囊蚴會在包囊內繼續活動。它通過囊壁上的小孔吸收碳水化合物和氨基酸,逐漸長大。

宿主的免疫係統注意到絛蟲卵的出現,針對它們製造抗體,然而等免疫係統組織起攻勢的時候,蟲卵已經消失。此時幼蟲爬出蟲卵,為自己建造了一個包囊。免疫細胞聚集在包囊周圍,形成由膠原蛋白構成的外壁,但除此之外它們就無能為力了。包囊在攝入食物的同時還會分泌十幾種化學分子,每一種都能以某種方式打擊免疫係統。補體分子落在包囊上,但絛蟲釋放出一種化學物質,它與補體分子結合阻止補體與能刺穿細胞膜的鑽頭物質結合。免疫細胞會用活性極高的分子轟擊包囊,這些分子能夠導致組織壞死,但囊蚴會釋放出其他化學物質,解除敵人的武裝。絛蟲和利什曼原蟲一樣,也能幹擾通常能喚醒炎性T細胞大軍的信號。絛蟲的方法是鼓勵免疫係統製造抗體。有證據表明,絛蟲之所以會做出如此反常的舉動,是因為當抗體附著在包囊上的時候,囊蚴能把抗體拖進去吃掉。換句話說,絛蟲是靠吞吃免疫係統的徒勞努力而長大的。

然而,絛蟲和弓形蟲一樣,也不想殺死中間宿主。隻有在包囊開始破碎、囊蚴不再抱著能進入最終宿主身體的希望時它才會變得危險。絛蟲不再能夠分泌它用來誘使免疫係統製造抗體的化學物質,於是免疫係統開始針對絛蟲製造炎性T細胞,它們帶領巨噬細胞和其他免疫細胞投入戰鬥。麵對如此巨大的一個目標,免疫細胞瘋狂地動員起來。它們發動猛烈攻勢,使得包囊周圍的組織開始腫脹。腫脹造成的壓力有時候會大得能殺死患者。導致宿主死亡的並不是寄生蟲,而是宿主自己的身體。

我們會發現,血吸蟲對人類免疫係統有著更加深入的了解,它藏在人的身體裏從非洲來到澳大利亞,30年的歲月讓它成了一個瑪士撒拉[點評1]。吸蟲幼蟲剛一穿透皮膚,就會引起免疫係統的注意。免疫細胞能在感染初期殺死部分吸蟲,可能是在它們鑽過皮膚的時候,也可能是它們在肺部遊走的時候。然而等吸蟲褪去它們在淡水中的外殼,會立刻披上一層新的表膜,免疫係統將永遠無法看透這層偽裝。

血吸蟲的新表膜之所以這麽有迷惑性,是因為它的一部分是由宿主製造的。做個簡單的實驗你就會明白這個偽裝機製是如何運轉的了[11]。寄生蟲學家從小鼠體內取出一對血吸蟲,把它們植入猴子體內,血吸蟲不會受到免疫係統的傷害,很快就會開始產卵。假如科學家先把小鼠血液的抗原注射進猴子體內,它們就不會這麽走運了。注射的小鼠抗原就像疫苗,訓練猴子的免疫係統識別和摧毀小鼠血液抗原。此時再把血吸蟲從小鼠移植到注射過疫苗的猴子身上,猴子的免疫係統就會消滅血吸蟲。簡而言之,血吸蟲看上去和小鼠宿主一模一樣,猴子的免疫係統對待血吸蟲的樣子就好像它們是從小鼠身上移植而來的器官。

盡管在這個實驗中寄生蟲以死亡告終,但實驗展示了它們出色的偽裝能力。科學家尚不確定血吸蟲是如何改頭換麵的,但似乎構成其表膜的一部分是我們血細胞外殼上的分子。有可能是當血吸蟲被紅細胞或被白細胞攻擊時,能撕下宿主血細胞上的一些分子附著在自己的外殼上。因此,在免疫係統的眼中,這些寄生蟲隻是紅色河流中的一些紅色幽影。

血吸蟲從我們體內竊取的不隻是這些蛋白質分子。補體分子不但會落在寄生蟲身上,也會落在我們體內的細胞上。假如它們被允許去正常履行職責,建立信標吸引巨噬細胞,那麽免疫係統就會摧毀我們自己的身體。為了避免這樣的結果,人體細胞會分泌諸如衰變加速因子(decay accelerating factor,簡稱DAF)之類的化學物質,它們能夠切碎補體分子。血吸蟲同樣能破壞落在它們表麵上的補體分子,寄生蟲學家已經分離出了它們使用的蛋白酶,正是DAF。

目前尚不清楚是血吸蟲從宿主細胞中竊取了DAF,還是它們本身就有能製造這種蛋白酶的基因。有可能在遠古的某個時刻,感染人類的一種病毒吸收了製造DAF的基因,然後跨物種感染了血吸蟲,將竊取來的DNA添加到新宿主的遺傳物質中。無論是哪種情況,這種分子都能讓血吸蟲在我們的血管中暢遊,像自己也是血管本身一樣。

1995年,研究血吸蟲的寄生蟲學家在維多利亞湖岸邊發現了一個悖論[12]。他們研究的人群是湖畔以洗車為生的肯尼亞男性。他們在淺水區工作,往往會感染血吸蟲病,也就是由血吸蟲導致的疾病。艾滋病在該地區的發病率也很高,因此有相當數量的洗車工同時患有兩種疾病。HIV會破壞炎性T細胞,也就是率領巨噬細胞抵禦寄生蟲的好戰將軍。隨著炎性T細胞的死亡,弓形蟲之類原本溫馴的寄生蟲會在艾滋病患者體內肆虐。然而,血吸蟲在HIV麵前的表現很差勁。同時患有艾滋病和血吸蟲病的維多利亞湖畔洗車工排出的血吸蟲蟲卵遠遠少於隻患有血吸蟲病的人群。

洗車工悖論的起因是血吸蟲需要利用人體免疫係統來將蟲卵排出宿主的身體。離開了免疫係統,血吸蟲就無法繁殖了。雌血吸蟲在血管壁上產卵後,蟲卵會分泌出由多種化學物質構成的混合物,操控附近的巨噬細胞。在蟲卵的蠱惑下,巨噬細胞產生信號分子,其中最重要的一種名叫腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor alpha,簡稱TNF-α)[13]。TNF-α特別擅長使靜脈內皮變得鬆散,吸引更多的免疫細胞從而引起炎症。免疫細胞會試圖用毒素殺死蟲卵,但蟲卵受到堅硬外殼的保護。免疫細胞隻能用自己把蟲卵包裹起來,編織出由膠原蛋白構成的包裹性防護罩。

免疫細胞製造這個防護罩(學名為肉芽腫)希望能清除掉其中的異物。假如木刺紮進大拇指,細胞同樣會在木刺周圍形成肉芽腫,然後將其擠到皮膚表麵,從你的身體上脫落。附著在血管壁上的血吸蟲蟲卵所形成的肉芽腫也會受到相同的待遇。肉芽腫穿過血管壁,繼而穿過腸壁進入腸道。這正是血吸蟲希望發生的事情,因為蟲卵必須離開宿主的身體,在水中孵化。換句話說,血吸蟲讓白細胞充當搬運工,帶著它穿過了不可逾越的屏障。進入腸道後,肉芽腫裏的免疫細胞會在腸道中的消化液裏溶解,外殼堅韌的蟲卵卻能幸免於難,最終被排出身體。維多利亞湖畔洗車工的悖論就此誕生:艾滋病奪去了免疫細胞,而血吸蟲需要免疫細胞來運送它們的下一代。

這是種複雜而優美的繁殖方式,但並不是很有效率。血吸蟲生活在血液從腸道流向肝髒的血管中,血流會在蟲卵有機會穿壁離開前衝走一半蟲卵,它們最終會進入肝髒,在那裏形成肉芽腫。然而,肝髒中的肉芽腫對血吸蟲毫無用處,甚至還有可能殺死宿主。寄生蟲學家猜測,血吸蟲也許會通過限製群體的數量來控製它們對宿主造成的傷害。成年血吸蟲和蟲卵一樣,也能促使人體分泌TNF-α。這種化學物質對成年血吸蟲沒什麽傷害,但對剛入侵人體的幼蟲來說是致命的,因為它們還沒得到機會建構防線。因此,已經感染了血吸蟲的人不太可能繼續被血吸蟲感染。血吸蟲似乎會幫助免疫係統攻擊同一物種的後來者,免得宿主的體內變得過於擁擠。

關於血吸蟲,最令人驚歎的並不是它致殘或殺死了多少人,而是它能在絕大多數宿主體內繁衍生息,同時隻給宿主造成一點小小的麻煩。它們事實上是自私的守護天使。

隻有脊椎動物才擁有我前麵描述的這套免疫係統,其中包括能夠不斷變化以適應入侵者的B細胞和T細胞。無脊椎動物,從海星到龍蝦到蚯蚓到蜻蜓到水母的所有動物,它們在7億年前與我們的祖先分道揚鑣,演化出了自己的強大防禦係統。舉例來說,昆蟲會把入侵者埋在會滲出毒藥的細胞織成的毯子裏,這些細胞最終會在寄生蟲周圍形成一個窒息性的密封囚籠。專門寄生無脊椎動物的寄生蟲也適應了它們特殊的免疫係統,使用的詭計和寄生蟲在人類身上使用的一樣狡詐。

研究得最透徹的範例之一是叫作集聚盤絨繭蜂(Cotesia congregata)的寄生蜂。這種蚊子大小的寄生蜂以煙草天蛾的幼蟲為宿主,後者是一種胖乎乎的綠色毛蟲,足部有黑色的小鉤,尾端有一根橙色長刺,像角似的高高聳起。科學家非常認真地研究了這對宿主和寄生蟲,因為煙草天蛾是一種危害性極大的害蟲,不隻以煙草為食,還吃西紅柿和其他蔬菜的葉子;而且,它的體形很大,科學家直接將其組織放在載玻片上,就能看清楚它的體內在發生什麽。

盤絨繭蜂的攻擊快如閃電,你不太可能用肉眼看清。它落在天蛾幼蟲的身上,順著它的側麵向上爬一小段,把產卵器紮進宿主體內。天蛾幼蟲也許會蠕動幾下企圖趕走寄生蜂,但它的抵抗毫無意義。寄生蜂的蟲卵在宿主體內孵化成雪茄狀的幼蟲。幼蟲吸食宿主的血液,用尾端銀色的氣球狀組織呼吸。煙草天蛾的幼蟲擁有活躍的免疫係統,但盤絨繭蜂的幼蟲能夠不為所動地過自己的生活。寄生蜂幼蟲本身並不能阻止免疫係統的侵擾,需要母親的一份贈禮。

母蜂把蟲卵作為混合漿液的一部分注入天蛾幼蟲的體內。蟲卵的生存依賴於這種漿液,假如你取出蟲卵清除漿液,把蟲卵直接放進這隻毛蟲體內,宿主的免疫係統會全力發動把蟲卵變成幹癟的木乃伊。寄生蜂之所以能夠生存,靠的是漿液中數以百萬計的病毒[14]。這些病毒不太像我們熟悉的病毒——例如導致感冒的病毒。感冒病毒從一個宿主傳給另一個宿主,入侵鼻咽部的黏膜細胞,命令細胞製造病毒的新副本。還有一些病毒,例如HIV,能把基因插進宿主細胞的DNA借以完成自我複製。還有一些病毒甚至走得更遠:它們的宿主生下來基因裏就嵌入了病毒的遺傳物質,會直接把病毒傳給宿主的後代。

寄生蜂的病毒更加怪異。寄生蜂出生時,病毒的遺傳密碼散落在它們的許多條染色體上。對雄蜂來說,這套指令會一直以散落方式存在。但雌蜂就不一樣了,雌蜂一旦在繭內發育為成蟲,病毒就會蘇醒。在雌蜂卵巢的一些特定細胞中,病毒的基因組碎片從寄生蜂DNA中分離出來,拚合在一起,就像一本病毒之書的章節自行組裝成原書。接下來,這些基因會指揮形成真正的病毒(也就是包裹在蛋白質外殼中的DNA鏈),這些病毒逐漸在卵巢細胞的細胞核中裝載。細胞核的承受能力達到極限,於是整個細胞炸裂,數以百萬計的病毒自由懸浮在寄生蜂的卵巢之中。

但是,這些病毒不會導致母蜂生病。母蜂反而把它們當作武器來對付煙草天蛾幼蟲。母蜂將病毒連同蟲卵一起注入毛蟲體內,病毒會在數分鍾內入侵宿主的細胞。它們接管宿主的DNA,命令細胞製造奇特的新蛋白質,這些蛋白質通常不會在天蛾幼蟲體內出現,但它們很快就充滿毛蟲的體腔。這些蛋白質能破壞天蛾幼蟲的免疫係統。免疫細胞開始相互黏附,而不是黏附在寄生蟲身上,然後它們紛紛破裂。於是宿主喪失了免疫能力,正像艾滋病全麵暴發的人類患者(導致艾滋病的病毒同樣會破壞免疫細胞)。在這種病毒的幫助下,寄生蜂的蟲卵得以在不受宿主滋擾的情況下孵化和成長。

但是和艾滋病患者不同,天蛾幼蟲在幾天後就能從寄生蜂病毒中恢複過來。不過到了那個時候,寄生蜂幼蟲似乎自己就能應付天蛾幼蟲的免疫係統了,不再需要母親的幫助。它們愚弄宿主身體的方式類似於血吸蟲愚弄人類身體,也是通過盜用或模仿天蛾幼蟲自己的蛋白質來實現的。

一種病毒為另一種生物體充當打手,甚至不惜出手摧毀宿主的免疫係統,最後導致自己也被消滅,這看起來似乎相當反常。但是,病毒保護的每一顆蟲卵裏都存有製造新病毒的指令,隻要部分病毒襲擊宿主,它們就能延續下去。另一方麵,將病毒視為一種擁有自己演化目標的生物體也可能是錯誤的。真相或許比看上去的更加反常,因為病毒的遺傳密碼類似於寄生蜂自身的部分基因,這種相似性可能本質上是遺傳而來的,所以病毒有可能來自寄生蜂DNA的一個片段,它變異出了不同於基因複製和儲存的正常方式的一種形態。嚴格地說,我們也許不該稱這些“病毒”為病毒——它們代表的也許是寄生蜂包裝自身DNA的一種全新方式。(有一名科學家建議稱這些病毒為基因分泌物。)假如事實果真如此,那麽可以說寄生蜂把它們自身的基因注入另一種生物的細胞,讓那裏成為更適合幼蟲生活的場所。

這種寄生蜂看上去像是來自另一個星球,但它們實際上展示了地球上所有寄生蟲的一個共性:寄生蟲會找到辦法抵抗宿主的免疫係統,它們完全適應了宿主的特異性。它們最終會殺死宿主還是留下宿主的性命,取決於它們如何能夠更好地繁衍後代。

[點評1] 《聖經》裏記載的人物,據說他在世上活了969年,是最長壽的人,後來成為西方長壽者的代名詞。