选择

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不瞒你说,我家的客厅过去几天有点乱糟糟的,这是因为我的大儿子试图用他的玩具火车轨道模拟墨尔本的火车交通系统。他特地找到了一幅地图。就像实际铁路系统那样,他也遇到了空间不够、硬件不足的问题。当然,他不会遇到交通拥堵、机械故障等问题,不过,墨尔本交通系统也不会天天遇到另一个6个月大的宝宝(我的小儿子)搞破坏,还试图做出吃掉铁轨这种举动。

要构建一个不错的模型并不容易,哪怕你知道它最后大致的模样。构建一个科学模型—来代表大自然的某个特征—则更加困难。研究人员用了一个世纪试图理解免疫系统是什么样子。1967年,尼尔斯·杰尼(Niels Jerne)预言,在50年内,免疫学的问题将会“彻底解决”。他为什么这么说?他的预言成真了吗?

杰尼是一位来自丹麦的免疫学家,他跟弗兰克·麦克法伦·伯内特、大卫·塔尔梅奇(David Talmage)、皮特·梅特瓦(Peter Medawar)、古斯塔夫·诺萨尔(Gustav Nossal)、乔舒亚·莱德博格(Joshua Lederberg)等人一道,为免疫学在20世纪后50年的发展做出了卓越贡献,这个过程至今还在继续着。

新生代的研究者主要是生物学家。因此,他们很自然地从生物学的角度思考免疫学的问题,这跟之前从化学的角度思考有所不同。化学家会用反应、结构和化学键这样的概念,生物学家则会用种群、代际和谱系这样的概念。生物学家提出的问题也有所不同,而且往往跟人体更相关,而不仅仅是试管里发生了什么。化学思考对于理解抗体遇到抗原后发生了什么至关重要,但是却无法帮助我们理解抗体是如何从一开始就出现的。

从第二次世界大战结束到20世纪60年代,大量的免疫学研究都在试图从整体上理解免疫过程。很大一部分研究都依赖于分子生物学的发现以及由此开发出的新工具。事实上,整个生物学界都在快速发展,新发现层出不穷:突然之间,所谓的“基因”不再只是抽象的理论建构,而是你可以掌握、提取、研究和操作的实实在在的东西了。细胞的工作方式—生命的工作方式—正在实验室里得到阐明,在此过程中,免疫学也随之剧变。此外,20世纪中叶的人们见证了疫苗临床应用的快速发展,诸如流感、小儿麻痹症和麻疹这样的疾病得到控制,数百万的人不再生活在疾病的恐惧之中—这样来看,不难理解杰尼为什么会如此乐观。

事实上,20世纪中叶提出的那些模型至今依然成立—当然,一些细节在随后的研究中也得到了修正,但实质并未改变。我们在前一章里谈过了该模型的若干要点:身体产生了许多可以分泌抗体的细胞,其中一些针对自身抗原的细胞在胚胎发育的早期被清理出去,剩下的会在身体里循环,等候入侵抗原出现—这时,特定的细胞会识别出抗原,大量增殖,产生出许多克隆,分泌出更多抗体。

在杰尼和塔尔梅奇的想法的基础之上,伯内特于1957年最先提出了克隆选择理论(Clonal Selection Teory),而杰尼也受此鼓舞,预言了免疫学的问题将会被彻底解决—在杰尼看来,克隆选择提出了一个整体的解释框架,剩下的工作只是填补细节。(https://www.daowen.com)

不过,伯内特和其他人并不知道身体如何产生了种类如此繁多的抗体。比如,伯内特最初提出的一个假说是:也许抗原分子会跟某种遗传物质结合,在基因上留下它的印记,于是为抗体的产生提供了一个模板。今天,我们知道,基因根本不是这样工作的。几年之后,当生物学家逐渐开始理解了基因的工作机制,问题变成了:人体内仅有1万9千多个基因,为何能产生数百万种抗体?研究人员提出了多种解释,但直到20世纪70年代,利根川进(Susumu Tonegawa)才彻底解决了抗体多样性的难题。

克隆选择理论与“免疫自我”的一般观念紧密相关,虽然这两者并非同义词。克隆选择是一个可以观察到的事实,前文也提到了B细胞和T细胞是如何产生、如何被选择的。与此相反,“细胞会根据自我或非我而进行选择”的观念,却不是事实;不如说,它是我们对该过程的一种理解。当然,它是一种很有力的解释,而且在过去50多年里也非常有用,但是我们不应该忘记,“免疫自我”的观念本身也是一种模型,是从心理学里借来的一个隐喻—我们必须小心对待隐喻。事实上,伯内特1949年提出免疫相容理论以来,免疫自我的观念并非臻于至善,也并非没受到过非议。

伯内特的“免疫自我”观存在的问题是:免疫系统会友好对待那些不属于我们的细胞,比如我们的肠道共生菌,也会经常对抗那些本来属于我们的细胞,比如癌细胞(这是有益的)或者正常细胞(这会引起自身免疫病)。人体果真会区分“自我”与“非我”吗?

虽然认为免疫定义了生物体特性的观念可以追溯到梅契尼可夫,不过,最初人们提出自我与非我的区分,针对的不是感染疾病,而是对移植体的免疫排斥。我们不难想象,身体会对细菌或病毒做出特定的免疫应答,但是为什么人体会对另外一个人体的细胞做出排斥反应呢?我们是否可以控制这种反应来实现移植呢?此外,临床医生和理论家们开始对自身免疫病越来越感兴趣—为什么身体会转而攻击自己?

在此之后的几十年里,控制这些反应的机制得到了研究,而且在很大程度上也得到了解释。无论是关于免疫机制的理解还是对免疫疾病的治疗,我们都取得了长足的进步。许许多多的生命能够延续都是受益于这些进步。不过,杰尼乐观的期待并未全部成真:在本书写作的2017年,免疫学的问题远远没有彻底解决。

彼得·杜赫提(Peter Doherty),澳大利亚的一位免疫学家(跟杰尼和伯内特一样,也是诺贝尔奖得主),在他2005年出版的《手把手教你赢得诺贝尔奖》(The Beginner’ s Guide to Winning the Nobel Prize)一书里回顾了免疫学的历史。最后,他也做出了预言:“我们可以毫不犹豫地说,如果在21世纪末再来回顾我们21世纪初对免疫学的认识,后人会说,‘他们当时压根儿没明白问题是什么,遑论找到答案’。”