第1部分 認識免疫系統

1　免疫系統是什么？

35億年前，地球還是一片蠻荒之地，在某個神奇的泥坑里，生命誕生了，而免疫系統也隨之出現。我們不知道這些初代生命做過什么，又怎樣活下來，但知道它們很快就開始了互相攻擊。要是你因為每天都要早起幫孩子收拾好，或是買個漢堡半冷不熱，就覺得生活不易，那原始的單細胞生命可以給你好好上一課。它們必須想辦法把周圍的化學物質轉化成能為己所用的東西，同時獲取生存必需的能量，而其中有些細胞就盯上了“捷徑”。如果能偷別人的，干嗎還要自己干呢？有幾種辦法實現這一目標，比如可以整個吞噬其他細胞，或是在別的細胞上打洞并從其內部吸食營養——不過這樣做頗有風險，成功了能飽餐一頓，失敗了則會慘遭反噬，特別是在對手更大、更強的情況下。風險更小的辦法是潛入對手細胞內部并在此安家：分享宿主的食糧，享受它的呵護。這個方法很漂亮，當然對宿主來說就很可怕了。

既然擅長“吸血”成了有效的生存技能，那么保護自己不被“吸”就也成了演化上的必需。接下來的29億年里，微生物們憑借相似的招數，互相競爭廝殺。要是有時光機，能回到過去一睹此類戰爭的宏大場面，你其實多半會失望：除了潮濕的石頭上有一些纖薄的細菌膜之外，什么都沒有。在最初的幾十億年里，地球是個相當乏味的地方。直到生命形式的復雜程度發生了那一次最大的飛躍。

我們現在并不特別清楚，到底是什么讓單打獨斗的細胞開始向著密切合作并有專門分工的龐大細胞群發展的。[1]

大約在5億4100萬年前，多細胞動物出現了爆發性增長，體型變得肉眼可見，多樣性也以極快的速度大大增加。這當然就給剛演化出來的古代微生物們提出了一個問題：幾十億年來，生活在微型世界中的它們，無論進入任何生態系統，都要為其中的空間和資源爭斗，而對這些細菌及其他微小生物來說，還有比多細胞動物更好的生態系統嗎？這個系統里，從頭到腳都是免費的營養啊！所以從一開始，多細胞生命就面臨著細胞入侵者和機體寄生者的威脅。

只有能應付這種威脅的多細胞生物才能存活下來并有機會演化得越來越復雜。可惜，經過數億年的時間，細胞和組織都沒有得到好好的保存，我們看不到免疫系統的化石遺跡。但通過科技的魔法，我們可以看到生命樹的各個分叉，并觀察現存動物，研究它們的免疫系統。如果有些免疫特征，為生命樹上差距越大的物種共同擁有，那么一般而言，這些特征也就越久遠。

那么重要的問題就變成了：免疫系統會在哪里產生區別，不同動物的免疫系統有哪些共性？幾乎所有當今的生物都有某種形式的內部防御機制，而生物越復雜，免疫系統也越復雜。選取相差懸殊的動物，比較它們的防御機制，我們就可以了解很多免疫系統的歷史。

從最微小的層面來說，細菌也有抵御病毒的方法，它們不可能乖乖就范。而在動物世界中，海綿這種已經存在了5億多年的最古老、最簡單的動物，就擁有可能是最原始的動物免疫反應：“體液免疫”（“體液/humor”一詞來自古希臘語，這里可不是“幽默”）。體液免疫主要通過游離在細胞外體液中的微小蛋白來實現功能，殺傷、殲滅不該出現的外來微生物。這類防御非常有用，也非常成功，幾乎所有現存的動物，包括我們人類，都有體液免疫。它沒有被演化淘汰，而是變得舉足輕重。原則上說，體液免疫在5億年里都沒怎么變。

但體液免疫只是個開端。多細胞動物的優勢之一是它擅長調動多種多樣的特化細胞。因此，從演化上來看，動物很可能沒用多久就發展出了專業的防御細胞，相應的免疫就叫“細胞［介導］免疫”。這種新型的免疫一開始就大獲成功。連在蠕蟲和昆蟲的小小身體里，我們都發現了專門的免疫細胞衛士，它們能在小蟲體內自由巡行，與入侵者正面交鋒。沿著演化之樹，越是向枝頭探尋，免疫系統就變得越是精妙。而在最早的脊椎動物身上，我們就已經看到了重大的創新：出現了專門的免疫器官暨細胞的“訓練場”，以及最為強大的免疫原理之一——能夠識別特定的敵人，并快速制造大量的針對性武器實現精準打擊，還要牢牢記住它們！

即使是最原始的脊椎動物，比如樣子詭異的無頜魚，體內也有同樣的免疫機制。在數億年的歲月里，這些防御機制變得越發復雜和精密。不過，簡而言之，上面都是基本的免疫原理，它們有著出色的防御效果，所以或許在5億年前的某些生物體內就已經存在了。因此，雖然你我的免疫系統很復雜、很強大，但其底層機制在動物界卻很普遍，其起源可以追溯回幾億年前。演化之手無須一次次地重新發明免疫系統——它發現了一套了不起的系統，并將其不斷完善。

好，話題終于要回到人類，回到你我身上了。我們都在享受著數億年來免疫系統不斷演進的豐碩果實。不過，免疫系統并不只是存在于你的體內，它就是你本身。“免疫”只是對守護自身并維系生命的所有生物機制的一種表達方式。所以討論免疫系統就是在討論人本身。

免疫系統也不是一個單獨的東西。它像一套軍隊系統，是由成百上千的營地和征兵處組成的遍布全身的復雜網絡。它們和心血管系統一樣，分布廣泛，無處不在，由像高速路網一樣的管道網連接起來。另外，人體還有專門的免疫器官，位于胸腔內，大小和雞翅差不多，會隨著人的老去而逐漸退化。

基于免疫器官和免疫“基礎設施”，有幾百億免疫細胞在免疫路網和血流中巡邏，可以隨時應召和敵人作戰。此外，人體外部組織表面也有幾十上百億的免疫細胞形成的屏障，準備抵擋入侵。這還只是積極防御，還有1018數量級的蛋白質武器組成的防御系統，它們就像能自動組裝、四處散布的地雷。免疫系統中還有專門的“大學”，供細胞學習如何識別敵人及怎樣作戰。這所大學有著世界上最大的生物學圖書館，可以教你識別一生中可能碰到的所有敵人并記住它們。

在最核心的意義上，免疫系統就是區分自身和異物的工具。對方是否有惡意并不重要，只要不是享有自由通行證的貴客，就會遭受免疫系統的攻擊和殲滅，因為它有可能造成威脅。對免疫系統來說，為任何“他者”冒險都不值得。沒有它們的此種忠誠，我們可能活不了幾天。可惜，免疫系統如果忠誠不足或忠誠過頭，也會造成困擾甚至致人死亡，后面我們會談到這些情況。

區分自身和異物盡管是免疫功能的核心，但并不是它的目標。免疫系統的首要目標是維持“穩態”，即維持體內全部細胞及物質的平衡。免疫系統真是投入了最大的努力保持平衡，也在盡心安撫自己免于反應過激，這一點我們怎么強調也不為過。你也可以理解成，它在追求和平，追求讓生存變得愉悅和輕松的穩定秩序，也就是我們所說的“健康”。健康是輕松自由地生活的基礎，擁有健康，我們才能從心所欲，不受病痛的阻擋。

健康的寶貴，只有在失去它時才最能體會。健康其實是一個抽象的概念，因為它描述的是沒有病痛、不受限制的狀態，不是“有”而是“無”。擁有健康的時候，你覺得一切正常，感覺良好。而一旦健康離你而去，哪怕只有幾天，你都很難忽視人的脆弱和生命的稍縱即逝。疾病是生命中不可避免的事情。可能你比較幸運，迄今都還沒有遭遇過病痛。但如果你或你的親人曾不幸患病，你就會明白，對于美好生活而言，沒有什么比健康的身體更重要。對免疫系統來說，健康就是穩態。盡管這場守護健康的戰爭終會不可避免地輸掉，變成徒勞，但我們仍在努力奪取多一些歲月，哪怕只是幾個小時。因為總體而言，生而為人是幸福的，我們都希望自己可以活得久一點。

但維持健康殊非易事，因為我們每天都會遇到上億的細菌和病毒，它們巴不得占領你的身體，就像幾十億年前那些單細胞生物之間發生的戰爭那樣。對微生物來說，你就是一套有待征服的生態系統。這片廣袤無垠的土地資源豐富，適合繁殖，充滿了機遇，是理想的棲居之地。當然，等我們最終死去時，它們還是會勝利的；沒有了免疫系統的保護，大量瘋狂的微生物組成的軍團會大大加速尸體的分解過程。

要擔心的還不止這一大堆想要入侵的微生物，還包括可能誤入歧途的身體本身，就是癌癥。預防癌癥是免疫系統的頭等大事之一。事實上，在你讀這幾頁書的時候，身體里可能就有早期癌細胞正在被免疫系統悄無聲息地清除掉。

但旨在保護你的免疫系統也可能出錯，可能墮落。免疫系統一旦受了蒙騙，可能就會助長疾病的蔓延，或是保護癌細胞不被發現。免疫系統也可能失衡或受損，從而糊涂地攻擊自身。它會把“我”誤判為“他”，實實在在地攻擊起它本該保護的那些身體細胞，導致一系列自身免疫性疾病，而病人不得不長期服用可能伴有嚴重副作用的免疫抑制藥物。

還有過敏反應，它是指免疫系統對無害的物質產生了過激反應。“過敏性休克”就是一種嚴重的過敏反應，它凸顯了免疫系統有多強大，一旦出錯又多么可怕：疾病未必會馬上置人于死地，而免疫系統帶來的過敏性休克卻能在幾分鐘內奪人性命。

另外，就算是運行正常，免疫系統也會在幫助你的同時帶給你痛苦：生病時的很多糟糕癥狀都是被激活的免疫系統引發的后果——對某些疾病來說，最嚴重的損傷甚至死亡都是免疫系統對入侵事件的失控反應造成的。比如，COVID-19導致的許多死亡病例都是免疫過激的結果。

免疫系統發揮防御功能的同時造成的附帶損害會不斷累積，于是今天有人認為，免疫系統的正常運轉正是一些致命疾病的發展基礎。因此，盡管擁有能對外界威脅做出快速有力反應的免疫系統對健康很是關鍵，但同時保證它不會失控和搞破壞也很重要。就和人類社會一樣，如果你的身體不得不打仗，那它至少想要快速地結束戰爭，贏得干凈利落，而不想經歷長期的被占領或沖突，那只會耗盡資源，毀壞基礎設施。

所以，免疫系統肩負的是盡可能保衛健康的重任。哪怕我們最終會輸，但在當下，認真、盡職地打好這場守衛戰，對我們來說很重要。

總結：區分自身和異物是免疫系統的核心，維持穩態是其目標，另外免疫系統還有許多種可能會出錯。

免疫系統的各部分看似盲目、孤立甚至笨拙，但卻能彼此合作，應對瞬息萬變的外界環境，執行復雜的免疫功能，這正是免疫系統的奧妙之處。想象一下第二次世界大戰吧，但規模還要大10倍，而且沒有指揮官。戰場上只有魯莽的免疫士兵想弄明白仗要怎么打，需不需要坦克和戰斗機，要往哪兒集結。而戰爭在幾天之內就會結束。這就是你每次生病，哪怕只是普通感冒時，免疫系統在體內作戰的情景。

接下來讓我們來認識一下免疫系統。下次你邊沖澡邊因為感冒的癥狀而心煩意亂時，起碼可以先想想那些辛勤工作的免疫細胞們。

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[1]有趣的是，這可能就是單細胞生物互相爭斗的副產品。某一刻，一個細胞吞噬了另一個細胞，但沒有把它消化掉，相反，二者展開了地球上最為杰出的合作之一——這種模式至今依然強大。“內部細胞”（現在我們叫它“線粒體”）專門為宿主合成能量；“外部細胞”提供保護，送來免費食物。雙方的交易大獲成功，新興的超級細胞也成長得越發復雜和精密。（若無特別說明，本書腳注均為作者原注）