找出疫情的本质,从根本上应对
自人类诞生以来,细菌、病毒就已早早地等在那里,并且跟随着人类如影随形、不离不弃,时不时地就搞一次大型地“围歼”行动,提醒着人们“不要轻视它的存在”。然而,每一次对人类来说,却都是灾难性的、毁灭性的(见注释:盘点人类历史上的几大瘟疫)。细菌也好、病毒也好,“渺小”到看不见的地步;“无知”到连一根神经元都没有、甚至有的仅仅是一些化学意义上的“分子”,却能把智慧的、科技高度发达的人类玩弄地团团转?!这是为什么呢?
大致总结一下,发现其存在的必然性:
1、正因为小,隐匿性好;
2、繁殖速度快,以质数形式的复制、繁殖;
3、躲在中间宿主中,伺机待发;
4、体积小,比如新冠病毒只有纳米左右,可以依附在空气中的水蒸气、灰尘等颗粒上,随风飘荡各处,在人类面前,病毒总是显得那样飞扬跋扈,肆意妄为……
然而,病毒、细菌却也有着致命的缺点,比如:病毒,病毒只有在宿主细胞内才可以复制自己,或者说,离开了宿主的病毒不是完整的生命形态,而只是一些化学意义上的分子;和结构简单的病毒相比,细菌是有着细胞壁和细胞膜的独立微生物,细胞壁和细胞膜都是很容易成为抗菌药物攻击的对象,当细胞壁或细胞膜受损时,细菌则会死亡。另外,细菌、病毒极容易在外部条件作用下被轻易杀死,比如,高温、紫外线、氧化剂、酒精等,都可以轻易破坏其结构使其失活。
下面仅以病毒来分析一下灭活的过程:
细菌及病毒的遗传物质不外乎DNA、RNA两种(朊病毒除外),都是由不同的蛋白质链组成的。DNA是双链结构,就好似两个人紧紧地抱在一起;而RNA是单链结构。从结构上不难看出,DNA要比RNA更稳定。而稳定就意味着变异率小,我们较容易就可以找出DNA病毒的一段固定结构,制成疫苗。将疫苗注射进体内,免疫系统记住了这段固定结构,以后再见到这段固定结构,就会对其穷追猛打。
然而,对于RNA来说,其结构稳定性差,很难寻找到一段稳定不变的结构。即便是提取一段结构制成了疫苗,过上两三个月,病毒变异了,这段结构没了,免疫系统又认不出它来了。自然界中最常见的RNA病毒是流感病毒。比如即便感冒刚好,过了两三周,也有可能再患上感冒,这便是RNA病毒变异率高的最直观体现。新冠病毒也是RNA病毒。
众所周知,分子是由原子构成的。原子之间有相互作用,能够在原子之间形成共价键。比如,氢分子是由两个氢原子组成的体系,两个氢原子核(质子带正电)相互排斥,两个电子(带负电)也相互排斥,但质子与电子却相互吸引。根据量子力学,可以计算得到这个体系的能量与两个原子核之间距离(核间距)有右图所示的关系。
也就是说,想两个氢原子拉的太远和挤的太近都需要付出很大能量,最终还要平衡在一个合适的“平衡核间距”。氢分子的平衡核间距约为0.纳米,此时在共价键的键能作用下,分子才能够稳定存在。比如说,氢分子的键能(也就是把键拉断所需要的能量)是千焦/摩尔,在K的高温下,只有大约1‰的氢分子会解离,K的高温下也只有不到10%发生解离。我们身边常见的水、氧气、石头等都是经由类似的共价键结合的,所以都是很稳定的分子。
然而,像蛋白质这样的分子就不同了。蛋白质分子是由千百个氨基酸分子组成的,每一个氨基酸分子都是由十几个到几十个原子以共价键结合起来的,蛋白质分子中氨基酸分子排列次序不同,构成了蛋白质分子的一级结构;而两个蛋白质分子的一级结构之间又有着静电相互作用,这些静电相互作用比共价键的作用要弱许多,其中有些较大的相互作用被称为“氢键”;在这些静电相互作用下,组成蛋白质的原子排列而成的“线”便卷曲、折叠起来,形成了蛋白质的二级结构;而二级结构之间还有更弱的静电相互作用,组成了蛋白质的三级甚至四级结构。
蛋白质就具有这些非常精细、非常巧妙的高级结构。由于形成这些高级结构的作用力是很弱的静电相互作用,它们的稳定化能要小的很多。在外界条件作用下,这些高级结构很容易就被破坏了,蛋白质也就“变质”了,也叫“失活”了。
高温和紫外线、乙醚、75%乙醇、含氯消毒剂、过氧乙酸和氯仿等脂溶剂,均具有这种改变蛋白质结构得功能,也就是能有效灭活病毒或细菌。
1、高温,温度升高不利于分子的稳定性,体系的温度越高,分子的稳定性越差。在较高的温度下,蛋白质分子结构之间的“氢键”容易断裂,也就是将病毒蛋白质分子内的二硫键和氢键断裂,以破坏其二级结构;长时间下肽键也会断裂。这样一来,蛋白质就会由有规则的螺旋、球状等空间结构变为无规则的伸展肽链,从而造成不可逆的失活。在~摄氏度下灭菌2~4s即可。
2、紫外线,每一种微生物都有其特定紫外线杀灭、死亡剂量标准,其剂量是照射强度与照射时间的乘积(杀菌剂量=照射强度·照射时间/K=I·t),高强度短时间与低强度长时间之照射其效果是相同的。如以.7nm的UVC在照射新冠病毒后,能与其遗传物质RNA发生光化学反应,引起磷酸二酯键与氢键的断裂,形成嘧啶二聚体(如形成尿嘧啶环丁烷二聚体、尿嘧啶水合物、胞嘧啶水合物等),从而导致病毒失去复制能力。
3、酒精,75%的酒精具有一定的脂溶性,根据“相似相溶”的原理,能够破坏掉由磷脂双分子层构成的蛋白质脂质包膜;同时,由于75%的酒精与细菌、病毒的渗透压相近,一点点渗透进病毒、细菌的体内,降解掉遗传物质、变性凝固,杀死其活性。新型冠状病毒是包膜病毒,该层膜是由蛋白质、多糖等组成的类脂双层膜,而75%浓度的酒精可以溶解包膜,并进入病毒RNA链中,切断遗传基因。新型冠状病毒接触到酒精可以立刻被杀死。
4、氧化剂,如含氯消毒剂和过氧化物类消毒剂。所有的含氯消毒剂均有一个共同点--可以在溶于水后,生成具有杀微生物活性的物质次氯酸(HClO)。次氯酸分子量小,并且具有强氧化性,在接触到病毒后,首先会氧化包膜蛋白使其变性,同时损害其蛋白质外壳,使其蛋白交联作用丢失,从而进一步破坏生物酶系统和遗传基因,使其失去活性;过氧化物类消毒剂也是由于强大的氧化能力,当接触病毒后,可通过移除病毒包膜蛋白的电子使其氧化受损,还可以攻击核苷酸的碱基和糖-磷酸骨架,从而破坏病毒生物结构和功能。
针对以上的种种捕杀细菌、病毒的方法,都有一个前提条件,就是必须要在人类的体外进行。而一旦细菌、病毒进入到人体内后,就会马上以质数级别的速度复制、繁殖,基本上人类的命运就交给它们了。此时,人类所能用的办法很有限,只能在体内和病毒、细菌玩起“猫鼠游戏”了。
综合考虑下来看,人类战胜细菌或病毒的可选办法中,最佳方案就是在体外消灭它。就如同一个恐怖分子,在城市外围我们可以使用很多手段捕杀,可一旦进入了城市中,混迹于人群中,那么捕杀的难度或代价就难以估量了……
说了这么多,到底怎么个“体外捕杀”才真正有效呢?
我们先来看看现在的防疫过程所见的成效,从中看看能否找出更完善的办法来。
1、接种疫苗。
首先疫苗几乎都是疫情大爆发后的延迟反应。从获得病毒株,并对其进行分析研究,找出抗原特征,培养病毒液、病毒灭活、纯化、鉴定等一系列的步骤;制成病毒疫苗原液,再进行临床前研究,通过动物试验评估疫苗的安全性和有效性;再之后临床试验,疫苗临床试验研究分为三期,疫苗才可以申请生产许可证,获得生产许可证之后疫苗才能大批量生产。但为了保证疫苗的万无一失,有关部门对上市后的疫苗还要进行质量监控。种种程序下来,病毒已经开始大规模流行了。还有一点,病毒的变异速度有时候是快于疫苗的研制速度的。
2、落实人员进出管理,人员防护健康监测。
第一要需要大量的防疫人员,动用社会的大量资金,在防护的同时还得兼顾被管控人员的生活、起居;社会面静态管控导致工厂停工、商店关门、学生上网课等等诸多社会问题,短暂的还可勉强,长时间一定会出大问题的。
3、环境清洁消毒、公共区域的物体表面清洁、消毒。
是需要大量的人力、物力、财力的;而且,刚消过毒的地方来一个病毒携带者,之前的工作白做,除非做到“时时刻刻”消毒。
4、戴口罩、勤洗手、手消毒。
有时候是不能戴口罩的,比如餐厅、食堂等;勤洗手,多半我们处的环境没有条件洗手;手消毒,消毒的便利性还达不到要求,但是要“真正”的起到防疫的目的话,还真得处处能消毒、时时能消毒,因为病毒无处不在无时不在。
5、勤开窗通风、换气。
2-3小时开窗半小时,北方的城市在冬季很难做到这一点的;另外,病毒在室内空气的传播速度是以秒计算的,除非长期开窗与外界空气流通。
6、减少人员聚集、联防联控、精准防护。
封闭式管理,弹性工作制或居家办公方式,人精神上受到沉重打击,内心接受度会出现生理极限的;工作的方式改变、效率大打折扣,况且有的工作做不到弹性、居家;除了联控的成本,商业经营直接关联每个经营者家庭的生计命脉,这种“社会面的静态”能持久多久?还有个问题就是,严防“外来输入”能防到什么时候?现在的国际环境对我国已经非常不利了,再这么防下去,就不仅仅只是发展的问题了,而是生存问题。
上述的各种防控手段和消毒方法,虽然都起到了一定的防控效果,但是在具体实施中又有这样那样的实际困难,防控过程中有很多的执行不到位或者执行难的情况,这样就又给病毒留下传播的时间差,让病毒无限传播留下可能。
综上所述,那么我们能不能换种思路,找到一种“一劳永逸”的办法?改进和完善一下现有的防疫方法,补正防疫过程中暴露出的实际问题。在保证社会基本恢复正常的状态下,不会再出现大的疫情爆发;保证现有的医疗资源情况下,不会出现医疗挤兑现象,也就说:能跟病毒打得起持久战,而且是在恢复社会基本正常运营的情况下?!
注释:盘点人类历史上的几大瘟疫
1、结核病
结核病由结核杆菌感染引起的慢性传染病。研究发现从人类刚出现开始,结核杆菌一直陪伴至今,18、19世纪开始大流行起来,死亡人数已经过几亿。
2、雅典大瘟疫
发生于公元前年,据说是伤寒引起的,它的病原体是伤寒杆菌。雅典人因此次瘟疫死亡了至少四分一的人口,雅典文明几乎覆灭。
3、查士丁尼瘟疫
是鼠疫,是由鼠疫耶尔森菌引起的。公元年,那时东罗马帝国有万人,因此次瘟疫人口减少了20%-25%,即达到万人之多,东罗马帝国因此一蹶不振。
4、欧洲黑死病
这个应该是人类历史上目前伤亡最严重的瘟疫之一,也是鼠疫。从年意大利开始,卷席欧洲,直到年抵达俄罗斯基本结束。此次瘟疫死亡了2万人,占当时欧洲人口的三分之一。
5、天花
天花是由天花病毒引起的,天花病毒繁殖速度快,而且通过空气传播速度惊人,公元前年埃及的木乃伊身上就有天花皮疹的迹象。年5月世界卫生组织宣布人类成功消灭天花。这样,天花成为最早被彻底消灭的人类传染病,同时,人类对天花的了解也是最少的。在年之前,天花曾夺去数亿人的生命。
6、霍乱
霍乱是由霍乱弧菌导致的烈性肠道传染病,霍乱弧菌(Vibriocholerae)是革兰氏阴性菌,历史记载,上世纪八十年代以前,世界共爆发7次霍乱大流行,总死亡人数达一亿至两亿人。在这百年间,霍乱的7次大流行造成的损失难以计算,仅印度死者就超过万人。
7、西班牙流感
西班牙流感主要就是甲型H1N1流感病毒感染,在~年曾经造成全世界约10亿人感染,在约6个月内夺去2千5百万到4千万(又说7千万或一亿)条生命。
8、新冠疫情
年末至今,是由冠状病毒引发,已经造成万人死亡,还在肆意发作。