圖解病毒‧感染

「推薦序 1」

〈絕對寄生的極微小生物卻是危害人類性命的恐怖分子〉

王永樑（長庚大學生物醫學系副教授）

病毒究竟是何物

病毒是絕對寄生的一種「物質」，它是地球上最小的「生物」！

我在大學教授病毒學，第一堂課一定會跟學生強調上述這句話。其實病毒是介於「生物」與「非生物」之間，病毒僅帶著遺傳物質，需要在活細胞中複製，但是本身又沒有完整細胞的構造，因此很難歸類為生物。關於病毒是不是生物，本書一開始就很清楚地說明。病毒在生物學上的定義是：

一、構造簡單、非生物性及組織性

二、核酸僅有一種形式 DNA或RNA

三、僅能在活細胞中複製

每次上完課之後，總會有學生反應：「原來病毒的定義是這樣。」或者，學生上課後的心得總是寫到：「過去對於病毒一知半解，今天聽完王教授上課講解後，總算對病毒有些深刻的印象。」

「病毒」這個名詞是每個人都聽過的字眼，也常常在電視新聞報導中聽到各種病毒感染的消息。但是，仔細去問問高中生，甚至大學畢業生什麼是病毒，大部分的學生都回答不出重點，常常就是「病毒很小，會導致人生病…等等」，還有一些一知半解的觀念。我很高興城邦易博士出版社規劃出版這本書，非常具有學術專業、卻又是利用很淺顯的文字，向社會大眾介紹什麼是病毒。重要的是，這本書適合各個年齡層的學生閱讀，從小學三、四年級開始，學生可以從書本中的介紹，了解什麼是病毒，尤其是書本中圖解的部分，很容易讓中、小學生了解病毒的特性，如何感染人體、病毒的生活史；還有就是保護人體對抗病毒的免疫系統機制。

這本書同樣適合大專生及社會人士閱讀，看完這本書的病毒介紹，不管是不是就讀過生物科技相關領域的人，都會很清楚「病毒」到底是什麼東西。尤其是每年都會從新聞報導中得知的病毒感染症流行的威脅，從過去的 SARS、流行性感冒、伊波拉病毒，甚至於今年3月份開始在韓國爆發的 MERS 中東呼吸症候群。看完這本書，對於這些病毒有了全盤性的認知，不會再一知半解了。

超級細菌的出現

大家都聽過「超級細菌」這個名詞。超級細菌的特性就是這類的細菌幾乎沒有辦法使用抗生素來消滅，一旦感染人體，就會一直侵害人類的細胞，因為無法使用抗生素治癒，最後導致死亡。科學家相信，超級細菌是人類造成的；過去一個世紀以來，醫界過度使用抗生素，加上病人服用抗生素的觀念不正確，使得一些細菌開始產生抗藥性，更甚者，有些種類的細菌居然會對抗目前醫學界發明的每一種抗生素，因而產生了「超級細菌」。

那將來是否會有「超級病毒」產生呢？病毒會感染人類、動物及植物，甚至於感染細菌（噬菌體，本書有介紹）。所幸，這些病毒的感染對象都是「特定性」的。簡單來說，植物病毒不會感染人類，即使我們不小心將植物病毒吃入體內，因為細胞表面上沒有植物病毒進入的受器 （receptor），同時體內細胞沒有適合植物病毒複製的環境，因此植物病毒對於人體的健康，根本沒有危害。反之，我們將會感染人類的流感病毒塗抹在菸草植物的葉片上，這些植物也不會因為流感病毒的感染而死亡，這就是病毒感染的物種特異性。所以，目前沒有所謂超級病毒的極危險物質。

不斷突變的病毒

但是，人類總是害怕哪天出現了「超級病毒」。因為有些病毒很容易突變。

本書花了很大的章節介紹流感病毒。流感病毒就是很容易產生突變的一種病毒。尤其是病毒本身因為突變，改變了病毒的感染物種特異性，也就是大家所熟知的禽流感病毒感染人類。本書仔細介紹為何過去只有在豬隻，或者雞鴨身上找到的流感病毒，最後會傳染給人類，甚至造成了全世界性的流感病毒大流行。「基因重組」是所有突變的主因，流感病毒也是利用感染宿主細胞複製過程中產生的基因重組，製造出新的混種病毒，這些在本書中都有詳細的解說，可以幫助讀者更清楚地了解病毒突變到底是怎麼產生的，又為何流感病毒的威脅一直存在。

事實上流感病毒的突變，也是病毒學家很喜歡研究的題材。我記得 2009 年 H1N1 新型流感病毒的世界大流行，病毒學專家很快就解出了因為病毒在宿主細胞的複製過程中，產生了新的突變性病毒，讓這個病毒的感染對象從動物轉而到人類。隔一年，美國病毒學家甚至在國際著名的期刊上發表了，如何在實驗室中製造出這類的「突變性病毒」，論文中詳細地描述如何利用細胞培養的方式，促進病毒產生突變，但是很快的，這個論文就被勒令下架了。主要原因就是不希望這類的研究被恐怖分子利用了。過去電影題材中也有描述過超級病毒的出現，結果是整個地球上的人類都幾乎滅亡了。由此可知，人類對於突變性病毒的恐懼感。事實上，從「超級細菌」的例子看出來，若是將來有一天「超級病毒」會出現，人類大概是唯一的禍首！

人體的抗病毒機制——免疫系統，針對病毒的感染，人體細胞有個很好的保護機制。其實病毒感染人體細胞，大部分都會馬上被人體的免疫系統機制所辨認，然後進行隔離以及破壞病毒的複製。本書針對人體細胞內免疫機制也有詳細的解說。尤其是將Helper T cells（幫手T細胞）以及 Killer T cells（殺手T細胞）分別比喻成免疫系統中的老大、殺手，更是讓讀者很清楚明瞭這兩種細胞的功能角色。另外，為何接種病毒疫苗會保護人體細胞免受病毒的感染，以及這些疫苗是如何發現、進而製造出來的，本書有詳細而且淺顯易懂的解說。

新興病毒的流行

新興病毒感染造成大流行，是近幾年來全世界病毒學專家最重視的問題，也是危害人類性命最可怕的微生物。雖然幾個世紀以來，醫學研究的發達，發生在人類的各種疾病都能夠妥善地治療，但是對於無法預測的病毒感染，尤其是從區域性的感染，迅速擴展到全世界，依然是醫學界永遠無法避免的一個難題。舉個今年3月開始在南韓發生的 MERS 病毒（中東呼吸症候群）為例，這個病毒其實與過去發生在台灣、中國大陸甚至傳播到美洲地區的 SARS 病毒，是源自同一家族的冠狀病毒（Coronavirus）。這種病毒會引起人類和脊椎動物 （過去在香港蝙蝠是 SARS的主要帶病毒原體)）的呼吸道疾病，輕者只是普通感冒，嚴重者會引起嚴重呼吸道症狀，也就是我們熟知的 SARS症狀。根據報導，MERS是在2012年從一位沙烏地阿拉伯患有嚴重肺炎病毒的檢體中分離出來。當時也受到國際衛生組織的重視，甚至國際媒體也大幅報導，大家都很擔心 2009 年 SARS 大流行是否又捲土重來？

所幸過去兩年來，受到MERS病毒感染的病例僅侷限於中東地區，當時英國也曾有一例病人感染MERS病毒的報導，但並沒有引發大規模的社區性傳染。亞洲地區近3年來也沒有受到感染的病例。直到今年3月份，一位從中東地區回到南韓的病人，出現了類似的呼吸道症後群，也曾經和就診的醫師表示待過中東地區，但因為南韓在當時 SARS大流行時候並沒有波及，當地的衛生單位沒有處理類似新興病毒感染症的經驗，加上南韓政府以及民族性的緣故，使得整個疫情變得很嚴重，確診病例有186人，死亡人數達到35人。

引起 MERS 的冠狀病毒就像SARS一樣具有傳染性，但還是侷限性的，會造成人傳人的傳染性都是密切性接觸的關係，尤其是照護病人的時候，個人的防護措施不當，就會讓病毒在醫院內大量地傳染給其他病人。這次在南韓醫院爆發的院內大規模感染，都是因為醫院感染控制措施不當，才會造成人傳人的案例。目前並沒有 MERS 病毒疫苗，受到病毒感染的病人也沒有特殊的治療方式，因此致死率相對地高。

病毒是極微小的物質，卻是危害人類性命的極恐怖分子。本書利用淺顯的文字，配合精美的圖片說明，讓讀者可以明瞭病毒的來源、病毒的生活史，以及細胞如何利用自己的免疫機制來對抗病毒。書中對於幾個重要病毒，例如流感病毒、肝炎病毒等，說明得特別詳細。個人認為這本書是提供全盤性瞭解病毒的最佳科普書刊，特別推薦這本書給國小到大專的在學學生，以及沒有修習過生物醫學的社會人士。

「推薦序 2」

「人類基因Vs.病毒基因、憑人類的智力與策略一決高下」

王憲威（成功大學醫學院分子醫學研究所副教授）

進入病毒學的開端

日籍科學家生田哲博士是藥學及醫學領域學有專精而聞名的國際學者，尤其難能可貴的是，他總能夠在其醫藥專業之外，以過人的精力及興趣，將醫藥新知以淺顯的文字，分門別類地在大量的國際著述或邀約演講中，以科學簡明而清晰的專業邏輯素養，畫龍點睛地呈現給普羅大眾。

這本書更是透由他樸實卻生動的筆觸，根據紮實的科學理論及生物學的歷史發展，從傳統技術來括約最初的微生物發現史，並延伸現代科技更精微的探索觀察，來定義微生物生命的發生，從而衍述到近代數種重要病毒的感染概念。作者不僅由淺入深地做有趣而邏輯式的簡介，進而帶領讀者走進當今病毒領域的知識翰海裡統整的感染疾病學與防疫概念，更與大眾站在一起，關切病毒防疫上可能的重點問題探討。

誠如本書始章介紹病毒發生的由來，其濾過微小孔徑濾網及存活致病的特性，有別於傳統微生物或細菌的性狀。這之間的論證，作者不厭其煩地以歷史緣由及科學的實驗結果，一步步地說明了病毒發現的經過，這不僅闡明了科學逐步驗證的因果論，更說明了即使目前看不到、摸不到、克服不來的事實，其實都是有因有緣的存在。只是這因與果，在在需要理性的思維與縝密的實驗設計，才有辦法突破未知的困惑與不解。依照這樣的寫作精神，作者在各章節的論述也都能忠實地根據科學史實與實驗結果展現其邏輯的論述與發揮，對於一般讀者或啟蒙學生在知識的吸收與智力的激活，應該也能留下深刻而具啟發的作用。

簡要說來，本書作者首先確定病毒寄生掠奪宿主的依存關係，舉證許多可怕的病毒不僅只是吃霸王餐，更或許是殺人不眨眼的魔王。雖然宿主得以藉著本能的免疫系統做防衛的爭戰，但似乎總是輸多贏少，甚至讓免疫系統脆弱失效（例如破壞免疫系統的愛滋病病毒)，或揹上過度發炎而致命的罪名(例如流感病毒感染引發的細胞激素風暴）。這些飛天鑽地的小魔王卻是怎樣冒出來的呢？它們又如何握有怎樣善變的武器呢？我想讀完此書，讀者一定會驚訝於各式各樣素未謀面，卻潛藏於自然界幽微隱處的可怕病毒，其簡單而無生命的遺傳基因，卻也能如休眠的種子般遇緣萌發，天經地義地以自私的存活為目的，攫取可用的環境或宿主因子而代代改變其基因複製的能力，這樣的病毒更以RNA病毒為代表，因為其負責基因複製的酵素，竟然是以不精準的錯誤率，大智若愚地讓自己的子代基因產生多樣性的突變歧異性。反觀高等生物雖徒具有精密而龐大的基因在微調著生命現象，然而在病毒簡單的基因面前竟也顯得如此窘迫，或許只剩下人類天賦的智力與策略，才有能力與其一較生命的高下與長短。

環境破壞與病毒軍團的侵襲

再者，以一個研究病毒的學者觀點來看這本書，儘管數十年浸淫數種病毒的研究，對這病毒與宿主之間的爭戰與演化，我也與作者存在同樣的好奇。到底各式各樣的病毒是怎麼樣投機的生命體，我們可以事先防微杜漸嗎？而病毒又與宿主在長期的爭戰中，能產生甚麼樣的依存關係，才能在急性感染或慢性感染間找到彼此相安的平衡點，而不至於自挖墳墓而滅絕呢？或甚至病毒基因是否最終也能被人類的智慧運用操控，而得以用來治療某些頑強的疾病呢？這些疑問其實都是當前病毒學家要探索而克服的問題。但撇開這些人類擅長的智力遊戲，以生物的本能而言，很顯而易見的，宿主也可能因為適者生存而頑強地演化。但究竟聰明的人類會贏得最後與病毒的戰爭，或是人類會因貪婪與破壞環境資源，而面臨前所未有的超級病毒，進而迅速滅絕呢？我想這絕非危言聳聽，地球環境的變化，正有無數潛藏於荒山、冰原、深海的不知名病毒，等待適當時機向人類下戰帖呢！

雖然在本書裡，作者著重在論述數種正威脅著日本民眾與公衛醫病環境所遭遇的危險性病毒，但誠如作者提及的「微生物網路」概念，隨著文明與交通的頻繁互動與領地的拓展，這些看不見又難以防範的生命殺手或令人疾病叢生的寄生病原，可能正悶不吭聲卻撲天蓋地地侵入各種生命層次及每個文明的角落，不僅造成生命或自然食物鏈的威脅或危害，更可能廣泛地造成社會與經濟的動盪，甚至崩毀生命族群與文明的發展。

試想一個國家如果有近乎1/3的人口，且泰半是年輕的工作族群，感染了愛滋病病毒，誰來養家活口，又哪來後繼的健康生命可支撐家國的體系呢？而這樣的例子正實際發生於非洲的某些國家。諸如這樣的反思論點，更是這本書訴求的核心所在，不僅值得深思詳讀，也是各國商業科技公司、公衛防疫人員，及專業科學家，必須放入研究思維與道德良心的反思參考。因為相對於那些足以一夜屠城的流感病毒或其他新興病毒(例如伊波拉病毒)，其感染機制的研究、流行病學的監測與危害的評估、防疫的發明與策略，稍一不慎就可能失守於一場關係著數以百萬計的生命爭戰，甚或是一個文明族群可能的崩毀，絕不能縱容企業或財團不當的金錢掛勾做假操控的黑箱作業，更不能是國家自私政經政策下，任意閉鎖的防疫謊言而一手遮天的鴕鳥心態。

疫苗在防疫功效上的反思

在此，我想以一個反思回饋給這本書的讀者，雖然當今一些病毒疫苗的發展及施用的進程中，如作者所言，無疑地也造成許多副作用，或甚至引起死亡。但比起疫苗可能防疫更多人免於疾病或死亡的效用，對整個人類而言，卻是一個文明史上最偉大的發明了。因為於歷史的驗證中，它挽救的曾是數以百萬或千萬的生命。然而作者卻戰戰兢兢地提醒我們，某些疫苗在日本施用時的不安全性。我想這不是科學觀點的歧異性，而是立足點的角度不同。如果個人無疾病風險的顧慮，正如藥不要亂吃一樣，就算有需要施打某類疫苗，也必須經由醫師的諮詢並斟酌個人健康狀況。

科學是逐步採證與進步的，在既有的疫苗發明上，無疑尚有進步的空間，但對於目前可行的防疫戰爭上，卻是人類對抗病毒泛區域或泛世界感染時，所能握有的最強底牌。再者，並不見得所有病毒感染的防疫都必須以施打疫苗做為最終手段，有些病毒感染是適合以治療為手段的，必須因時、因地、因感染族群的範圍與公共衛生危害程度而評估制宜。正如愛滋病疫苗的可能發展，相信只要能維持公眾輸血血庫的乾淨無污染，不見得會以廣泛施打做為防疫的訴求，除非這樣的疫苗在安全上是經得起科學與歷史驗證的。

或許生物間紛雜的歧異性，很難在科學上有顛撲不破而統一的因果性，甚至有些醫學研究機構還被歸類於藝術的範疇（例如哈佛大學醫學院歸屬於藝術與科學類[Art and Sciences]）。利用生命藝術這個定義來界定人與人之間可能的差異性與特異性，應該是再巧妙貼切不過了，每個人或生物體確實都是獨一無二的生命藝術體，值得科學再三探索與深入了解。病毒或也如此，畢竟它是隨著宿主的環境而演化變異，除了盡可能寄生似地掠奪宿主的資源，它在族群與地域的差別，或許也自成一個萬花筒的世界，總是不期然地化成一個美麗而難解的謎。

最後，僅以一首小詩〈病毒與科學家〉，為這本書獻上我對作者傳播病毒學的敬意，我深信讀完此書，任何一個非專業的讀者，甚至初步入門生物或生命科學的學生，都應能對作者所舉證的數種病毒做概括性的知識吸收，進而對病毒的定義、感染的宿主及可能的免疫抵抗機制、疾病的發生與最新可能的治療與防範方式、以及疫苗的可行性與問題，同步地跟進作者的思維，獲得作者對病毒感染最忠肯而不偏頗的理解。我更深感榮幸為之做序。

病毒與科學家

對於生命

你我以極其渺小為名

甚至僅是浮塵裏

簡單而一廂情願的

一場憧憬

即使你我擁有的所有

不過是遵循原始求生的理性

它卻正以超乎生命的倍數

複製自我完美的結晶

除了我僥倖得以錯誤繁衍真理

你卻以縝密織造天網不漏的因果智行

但小心別忘了你那達達馬蹄下

難免一時迷惑的

感性

「推薦序 1」

〈絕對寄生的極微小生物卻是危害人類性命的恐怖分子〉

王永樑（長庚大學生物醫學系副教授）

病毒究竟是何物

病毒是絕對寄生的一種「物質」，它是地球上最小的「生物」！

我在大學教授病毒學，第一堂課一定會跟學生強調上述這句話。其實病毒是介於「生物」與「非生物」之間，病毒僅帶著遺傳物質，需要在活細胞中複製，但是本身又沒有完整細胞的構造，因此很難歸類為生物。關於病毒是不是生物，本書一開始就很清楚地說明。病毒在生物學上的定義是：

一、構造簡單、非生物性及組織性

二、核酸僅有一種形式 DNA或RNA

三、...

第1章 病毒是什麼？

18 還有很多謎團的病毒
22 地表上最小生物——病毒
26 到處去吃霸王餐的病毒
29 以高效能透鏡發現微生物的雷文霍克
31 生命會自然產生嗎？
34 毒物與微生物有什麼不同呢？
36 科學家到底可以觀察到多小？
38 科學家發現病毒的經歷
41 科學家最早發現的病毒——菸草鑲嵌病毒
46 病毒所居住的世界——細胞的特性
49 病毒是生物嗎？

第2章 侵襲人類的病毒

54 一個接一個出現的病毒
57 突然出現的SARS
64 引發集體食物中毒症狀的諾羅病毒感染症
67 破壞免疫系統的愛滋病毒
72 早期病毒被分成三種
73 讓人類生病的病毒就是長成這樣！
75 病毒感染的方式
77 病毒就是這樣引發疾病
79 病毒在細胞內不斷增殖下去

第3章 蔓延全球的C型肝炎病毒

82 不知不覺就得到肝炎！
83 為什麼肝炎這麼可怕？
85 五種肝炎病毒
87 日本流行的A型、B型、C型肝炎
90 肝炎病毒會引發肝硬化及肝癌
92 還有很多謎團的C型肝炎病毒
94 遍布全球的C型肝炎病毒
97 比愛滋病毒更可怕的C型肝炎病毒
99 感染C型肝炎病毒會逐漸惡化成慢性肝炎、肝硬化、肝癌
101 病毒性肝炎的研究進程
104 終於找到了C型肝炎病毒！
108 C型肝炎病毒的生活方式
110 如何驗出是否感染到C型肝炎病毒
113 治療C型肝炎病毒的王牌——干擾素
116 發現干擾素的長野教授和小島教授
117 干擾素可以有效治療的病毒，以及無法治療的病毒
119 突飛猛進的C型肝炎病毒治療方式
121 C型肝炎病毒的最新治療病例
122 為了擊退C型肝炎病毒的新藥開發

第4章 現在仍然造成威脅的流感病毒

126 人類的強敵——流行性感冒
130 流感其實是感冒的一種
131 只有A型流感值得害怕
133 A型流感病毒長成這個模樣
134 A型流感病毒的分類方式
137 流感病毒會占據細胞不斷增殖
139不斷突變的流感病毒
140 究竟是變種還是混種？
141 養殖的豬隻幫助了混種病毒的出現
143 當病毒開始張牙舞爪
146 流感疫苗可能無效
155 感染的關鍵在於神經胺酸酶蛋白
157 科學家研發出抗流感藥物

第5章 病毒與人類的戰爭

162 有效治療C肝病毒的干擾素
163 從無數敵人守護人體健康的免疫系統
167 殺手T細胞會殺掉被感染的細胞
168 人體用發燒來通知被病毒感染
170 發燒是在守護人體健康
173 病毒存活的戰略
175 防止病毒感染的疫苗
177 發現疫苗及開創免疫學的簡納


第6章 感染症逐漸擴散至全世界

182 微生物網絡已經布滿全世界
184 環境破壞造成感染症大爆發
186 新興病毒之所以會擴散到全世界的原因
188 也讓病毒說句話！
190 蔓延全球的性病
192 在年輕族群流傳的性病
193 子宮頸癌疫苗可能有危險？

第1章 病毒是什麼？

18 還有很多謎團的病毒
22 地表上最小生物——病毒
26 到處去吃霸王餐的病毒
29 以高效能透鏡發現微生物的雷文霍克
31 生命會自然產生嗎？
34 毒物與微生物有什麼不同呢？
36 科學家到底可以觀察到多小？
38 科學家發現病毒的經歷
41 科學家最早發現的病毒——菸草鑲嵌病毒
46 病毒所居住的世界——細胞的特性
49 病毒是生物嗎？

第2章 侵襲人類的病毒

54 一個接一個出現的病毒
57 突然出現的SARS
64 引發集體食物中毒症狀的諾羅病毒感染症
67 破壞免疫系統的愛滋病毒
72 早期病毒被分成三種
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