我们人类大约由120万亿个细胞构成
他们是生命的基本单位
组成了肌肉、大脑、器官--我们身体的每一部分
在过去的十年中
科学家逐渐观察到了这个神奇的世界--人类细胞世界
当我还是一个学生时
深入到活细胞内部进行探索的想法是不可想象的
科技的进步，让科学家观测到了细胞的内部结构
我们可以看到它们是如何工作的
相对来说，我们更了解宇宙
但远远不了解细胞
细胞世界远比我们想象的要复杂的多
这是一个繁荣的世界，也是一个被战争阴云笼罩的世界
战争可以追溯到生命起源的那一天
细胞诞生的时候，病毒几乎同时出现了
之后的每一刻，细胞都在和病毒对抗
对抗这个微小的、疯狂复制的杀戮机器
这种细胞内奇妙的防御机制
我们以前不知道它是怎么运行的
这场持续四十多亿年的战争，改变着我们的进化
这场关于细胞和病毒的战争
如同惊人的、史诗般的科幻电影
它每时每刻都在你的身体上发生
而你甚至不知道它的存在
细胞内部之旅
字幕：刘金豹
细胞是活体组织的基本构件
这些基本构件，组成了我们人体
然而......
细胞表面之下，却是另外一个科幻般的陌生世界
每一个细胞世界包含上亿个微观机器
这些机器协同工作，每一秒都在发挥着关键作用
我们人类大约由120万亿个细胞组成
它们的分工不同
但是，它们却包含着相同的指令
按人体组织和功能划分，人类细胞有一百多种
它们有不同的形态和大小
但都有相同的结构
细胞有它们的沟通方式：心脏里的细胞会说“心脏语”
而肝脏里的细胞会说“肝脏语”
造就这个宏伟世界的工人是蛋白质
蛋白质是一种复杂的化学链，是构成细胞的基本有机物
它们相互连接，创造出了令人难以置信的桁架结构
为了保持整个骨架的稳定
这些迷宫一样的结构，会自我调整压力和张力
塑造并改造着细胞的形状和强度
马达蛋白——细胞内的运输工
细胞的骨架是它们的高速公路
维持细胞生命的材料，被源源不断的送到四面八方
这些高效的微型机器
每一个都会任劳任怨维持这个繁荣社区的健康发展
科学家一直被问：细胞里的这些机器
谁指挥它们，它们怎么知道自己该干什么？
当然，细胞内部非常繁忙和混乱，各种物质的相互碰撞经常发生
但是，总有足够多的物质按系统指令送到正确的地方
所有这些活动所需要的能量，都是来自细胞的能源工厂
这些在细胞内自由浮动的结构，称为线粒体
上面的涡轮机以超过每分钟1000转的速度自旋
为数十亿的化学电池充电
我们所做的一切，每一次心跳
每一个动作，每一个思想
都是由这些小小的、经过能源工厂充电的电池供能
这个世界里所有的规划和规则
被保存在细胞的核心深处--细胞核
细胞核是存储所有指令的生命手册保管库
DNA
DNA是一个包含着基因的链状化合物
每个基因都有建立一个特定蛋白质的指令
DNA的双螺旋结构包含着超过2万个用于指挥生命活动的指令
这些指令不仅仅指挥我们的细胞，还包括我们的整个身体
DNA的双螺旋结构已经成为21世纪的经典标志
这是一种相当不可以思议的物质
我们每一个细胞大约有1.8米长的DNA
如果把一个成年人的DNA连起来
它们的长度会达到地球和月球距离的几千倍
然而，这种关键的化学物质
必须要有一支不停运行的微型机器大军
来回穿梭修复和转录它
把DNA信息转变成细胞可以理解的指令，否则将毫无用处
基因一旦复制完成
指令就会被发送到细胞核外
在这里，移动工厂读取它们，并将它们转化成蛋白质
多达200多万种不同类型的蛋白质
每一种都有它自己的特定形状和使命
细胞里不会出现浪费现象
即使有故障的蛋白质也不例外，它会被做上回收标记...
然后被称为“蛋白酶”的强大粉碎机所吞噬
粉碎后的微小碎片，会重新组装成新的蛋白质
每个细胞都是这个细胞群的一部分
它们之间密切的相互交流
破碎的蛋白质碎片不断地被运送到细胞表面
在这里，它们会被检查
无数巡回检查的白细胞士兵，它们来自我们的免疫系统
检查每一块蛋白质片段的损伤或感染迹象
就目前来说，一切都在健康有序地进行着
每一个人体细胞里
包含着一个令人惊叹的复杂世界
这一切都来自细胞核心的这些机器
不停地按照刻在我们DNA上的基因指令工作
但是，我们的细胞一直处于被攻击的威胁中
它们随时都面临着一个古老的敌人
然而战斗开始时，你的身体没有任何感觉
更不会知道这些敌人军队已经潜入了你的体内
我们的身体每天都在不断遭受入侵和轰炸
敌人就是这些微小的、不可见的细菌和病毒
还好我们有皮肤
这是我们阻挡它们的第一道防线
但我们也有弱点——我们与外面的世界之间存在开口
我们的嘴，我们的鼻子，比如触摸东西然后擦嘴唇
揉眼睛或鼻子，它们就有机会进去了
比如对面有人忍不住打了个喷嚏
随着我们的呼吸
一支陌生的军队就会随之被带入到我们的身体里
这是一支数以百万计的强大毁灭者
这是我们最常见的敌人之一 ---腺病毒
它是一个杰出的设计
每一个腺病毒都有相同的目标
突破细胞防御
到达细胞核
只要一个病毒进入细胞核，就可以控制整个细胞
并增殖一万倍以上
其结果对人类而言
可能是普通的感冒，或者肺炎，甚至死亡
但是，我们身体里的防线已经时刻准备着
当病毒接近细胞时
它们首先遇到了第一波抵抗
抗体，一种能识别外来入侵者的Y形蛋白
它巡逻于我们的细胞之间
查找可能存在的病毒
一旦发现入侵者，他们就会牢牢吸附在病毒的外壳上
并且把多个捆绑在一起，更容易被白细胞捕获
因为白细胞以这些外来入侵者为食
抗体和白细胞构成我们抗击病毒的最前线--免疫系统
免疫系统的作用当然是惊人的
它已经进化成一个专门监视入侵者
并清除他们的系统，但这只是你身体防御体系的一部分
我们的DNA还编码了其它策略，以帮助我们。。。
完成对抗病毒的每一个步骤
病毒大军没有被最初的免疫反击全部消灭
仍有成百上千的病毒抵达我们的细胞表面
但在细胞表面，他们面临着一个障碍......
细胞膜--磷脂结构的坚固外壳
细胞的表面是一个令人惊讶的复杂地方
这里有数百个，甚至上千个伸出细胞表面的受体蛋白
它们都具有一些独特的功能
其中一些用于将信息
从细胞外传至细胞内
还有一些受体可以将货物运入细胞
安全蛋白负责监控货物出入
它们遍布细胞膜表面，控制着进入细胞的门户
例如水和氧气这种小分子
它们可以通过渗透自由的出入细胞膜
较大的分子，例如糖
需要通过专门的泵进入细胞
但这些大件货物，需要一把特殊的钥匙
才能被允许进入细胞内部
这些安全蛋白是恪尽职守的移动安保哨兵
他们不断地漫游在细胞表面
这个复杂的系统，其目的就是把危险分子
挡在细胞外
但经过数十亿年的进化后
腺病毒进化出了自己的钥匙
钥匙被蚀刻在这些突出的纤维末端
抗体仍然牢固的吸附着这些纤维中的一部分
阻止了许多伪造的钥匙，但并不是全部
一个接一个的哨兵上当了
病毒军队悄无声息地潜入了细胞
这一次，病毒赢回了一局
那么，这场古老的猫捉老鼠游戏要追溯到什么时候
难道是进化过程中的错误么？
种种迹象表明，这不是错误
地球上生命的起源，从开始之初就已经产生了分歧
并遵循着两种不同的生存策略
其中一种变得越来越复杂--成为细胞
最终成为像我们一样的有机生命体
另一种则是维持简单--成为病毒
并利用有机体细胞来达到生存和繁殖的目的
在细胞膜下面
细胞准备接收致命的入侵者
它将病毒误认为是一个重要的营养成分
特殊的蛋白质连接在一起形成一个球状模具
形成了一个泡状膜
将病毒包裹在其中，就像一枚成熟的果子
最后，另一种特定的蛋白质摘下了这颗毒果
病毒进入到了细胞内部
不知不觉中，病毒又向前跨出了一大步
细胞似乎大难临头了
入侵的病毒大军中每一个成员
都拥有着可以最终破坏整个细胞的武器装备
它的蛋白质外壳是一个多层的伪装
这相当的有戏剧性
在病毒中心，隐藏着一小段DNA
这就是他们的终极武器
进化和设计的杰作
然而迄今为止，科学家仍然无法确定
病毒究竟是死的还是活的
对于像我们这样的大型动物
生物和非生物之间的差异
是非常明显的
下降一个层次，对于细胞，这有点模糊
当然，对于我们自己的细胞，你仍然可以立即确认
他们还活着。继续下降一个层次，对于病毒
它们不再明显的表现为活着，它们看上去不像活的
然而，它们的行为表明它们确实活着
因为它们有着明确的目的
严格来说病毒又不是活的
它没有代谢系统，自身也不会实现增殖
只能通过劫持一个细胞，并利用这个细胞的能量来复制自己
显然细胞不止一种防御武器
来对抗这些杀人机器
细胞把接收到的每一个外来包裹
送到称为核内体的结构中进行分拣
核内体就像一个物流中转站
分拣后把养分送往细胞需要的地方
分解它们是这个过程的第一步
病毒大军也面临同样的命运
分拣站的墙壁上装配着专门的蛋白泵
蛋白泵喷出特殊的原子
对进入的物体进行酸浴
酸会将大的营养物质分解成小分子
这样更容易运输和利用
当酸开始侵蚀病毒外壳时
它开始分解了
这应该给腺病毒带来灾难
但酸浴正是其逃生计划的一部分
病毒纤维首先被解体
但伴随着纤维脱落
一种躲藏在病毒内部的特殊蛋白质被释放出来
它们的目标是分拣站的墙壁
墙壁被撕裂，病毒自由了。。。
但是，并非每一个病毒都能成功逃逸
更多的病毒依然被抗体牢牢困住
抗体的主要工作是提醒免疫系统存在入侵者
现在它们紧紧地将病毒外壳锁住
使这些纤维无法解体
于是逃逸蛋白就被困在外壳之下
无数的病毒被吃掉了
但依然有足够多的病毒成功逃脱了
这个区域已经没有哨兵和防御
病毒和它的终极目标--细胞核之间已经没有障碍
然而，尽管他们离这个目标只有5微米...
但对微小的病毒来说却是一段遥远的路程
90%以上的入侵军队将终结在这条漫漫长路上
它们无奈地漂浮在细胞膜之下
周围是喧闹繁忙的细胞活动
没有动力它们就寸步难行
细胞里充满着能量
细胞的浮动发电站——
线粒体
在每个线粒体内，我们摄取的氧气和营养物质
驱动着成千上万个高速旋转的涡轮机
不断为数十亿个微型电池充电
不同寻常的是
科学家们认为，线粒体本身就是一个更简单的细胞
它们被另一个细胞吞噬
并产生了进化中最大的飞跃——
复杂生命体
要想成为复杂生命体，你必须拥有这种机器
和这些经过基因编码的蛋白质
还要提供支持它们所需要的庞大能量
所有的复杂体都来源于一个共同的祖先
这个祖先在地球40亿年的生命历程中
虽然只出现了一次
最初的20到30亿年，地球上只有细菌
随后这个复杂的细胞出现了
一个简单的细胞进入到另一个简单的细胞内
这本身就是一件非常罕见的事
这种情况一旦发生，它的能量转换就可能支持更复杂的生命
没有这种能量，进化就不会产生
也不会出现多姿多彩的生物世界
没有能量，我们不会看到植物和动物
当然更看不到我们自己，世界将是一片死气沉沉的荒漠
细胞内，数以百计的线粒体不断释放出能量块
持续为构成复杂生命体的蛋白质提供能源
病毒已经进化成高效模式
但它的设计又过于简单
不具备复杂生命的机动能力
但在细胞里，存在着大量的马达蛋白
它们是运输工人
负责运输核内体处理过的营养物质
在数十亿年的军备竞赛中......
病毒已经进化出了精确的机制
能让马达蛋白附着在外壳上
现在，它可以使用来自线粒体的能量块了
病毒再一次踏上它的征途
它成功的劫持了细胞自身的运输系统
向着它的终极大奖--细胞核进发
控制整个细胞的DNA就在那里
这些微小运动是自然界的奇迹
减慢到正常速度的三十分之一
能够清晰的观察到它们如何运动
播放它们的实际速度，每秒能超过100步
步伐变得模糊
显然速度不是最重要的
细胞内部公路网密集交织
到处充斥着交叉和障碍
而这些马达蛋白只能向一个方向移动
对于这个病毒来说，它似乎走到了路的尽头
但科学家们最近有了最新发现
病毒可以同时锁定另一个马达蛋白
而这一次它将向相反的方向移动
总之，利用两个马达蛋白的位置调整
几乎可以绕过周围的任何障碍
主动权再次落到了病毒手里
它继续向前进发
身后还有数百个和它一样的入侵者
自腺病毒首次攻击细胞，已经过去了一个小时
再有一个小时就能抵达细胞核了
直到最近，科学家们依然认为
一旦病毒进入细胞，就没有什么可以阻止它
但后来他们发现，细胞拥有自己的内部免疫系统
细胞有一个完整的机制，可以清除病毒
只是我们以前不知道它在那里
我还记得那天，我们发表了一篇关于它的论文
第二天醒来时，听到国家广播电台正在宣布这一消息
然后我走进一家商店，拿起报纸
发现头版就是它
遍布细胞的高速公路系统
一种特殊的蛋白质在搜索任何载有抗体的物质
它很像交通警察，它自身不能杀死病毒
但它的聪明之处在于能够利用细胞内的系统
一旦它被粘附抗体的病毒捕获
它就会向一种叫做蛋白酶的蜂窝机器发送信号
蛋白酶起着在细胞内回收蛋白质的作用
它被引导到病毒，并破坏病毒
将其分解成微小的碎片
一旦接触，防御蛋白就会立刻启动连锁反应
吸引专门的标记蛋白
他们一起给病毒做上摧毁标记
这个病毒被标记了
回收机器的抵达只是时间问题
他们将病毒撕成碎片
现在，你身体的某个地方，战斗正在激烈地进行
新发现的TRIM21是一种连接酶，能有效阻止病毒复制和诱导细胞免疫
是人类对抗病毒的新途径
也许我们可以找到一种方法，让我们的免疫系统产生更多的TRIM21
这样，一旦病毒进入细胞，已经准备就绪的TRIM21
就会迅速和抗体结合并破坏病毒
通过防御蛋白和回收粉碎机的共同合作
它们可以在短短的几个小时内摧毁一支病毒大军
病毒的可怕之处在于，只要一个进入细胞核，就可以控制整个细胞...
进而感染全身
没有抗体附着，这个病毒很幸运
逃过了细胞内强大的粉碎机
现在，它和目标之间已经不存在任何障碍
它离细胞核只有千分之一微米了
但如果它想实现最终目标，首先必须进入细胞核内部
和细胞相比，病毒是微小的
但实际上他们只是同一机器的不同版本而已
病毒唯一的工作就是进行自我复制
但它需要利用我们的细胞资源
才能实现它们自私的目的
在每个细胞的中心，都有一颗细胞核
在细胞内，这是一个单独的世界
细胞核膜和细胞膜由相同的分子构成
但进入这个世界必须经过和细胞膜不同的关卡
在核膜表面上布满核孔
从核孔内伸出大量具有搜索功能的蛋白质触手
通过这些核孔，数十亿计的化学分子和信息指令
在DNA和细胞之间传递
只有携带特定蛋白质信息的物质才能通过
但是，病毒外壳上还有一张伪造的通行证
它骗过了蛋白质触手，但病毒太大了，无法被运入细胞核
而马达蛋白认为遇到了障碍
它不断的改变运动的方向
在两个方向上不停的拉扯...
最终病毒被撕碎了
对于病毒，这看起来像是一个灾难，但事实上这是一个妙举
现在，细小的单链DNA顺利的通过核孔
并进入到细胞的控制中心
在人类的细胞核内，大约有23000个基因
他们编码成千上万的生化反应过程
而腺病毒仅仅只有40个基因
但借助这40个基因，它可以做非凡的事情
它是如此的渺小，仅仅只是一段DNA和一些蛋白质外壳
但是它可以接管和肆虐一个巨大的人类细胞
就像蚂蚁奴役大象并最终杀死它
这是惊人的
腺病毒已经证明它是一个欺骗大师
不断的利用细胞，以推进自己的致命目标
精彩部分即将上演
对于自己的DNA和病毒DNA
DNA机器没有办法区分
它们盲目的把有毒代码
转变为成千上万的致命指令...
从而构建出一个自我毁灭的庞大蓝图
实现这张蓝图的工业基地和资源
就在细胞核外
这些指令会传送给无数移动的蛋白质工厂--核糖体
一种细胞内蛋白质合成的分子机器
核糖体精确地执行指令
开始按图纸构建病毒的各个部位
机器通过独特的工艺
将蛋白精心地折叠成特定的形状
这些细胞机器——核糖体，对生命是绝对重要的
他们以极其相似的形态
存在于这个星球上所有生物的活细胞中
他们读取遗传信息并解码
把一个个组件连接在一起而形成蛋白质
使这些功能性的分子
能在活细胞内正常的工作
只是现在这些功能分子
将成为敌人建立军队的组件
但军队并不会建在这里
这些组件会被送回细胞核...
并在那里完成军队的集结和列装
在病毒使命的最后阶段
它会把注意力集中到细胞的DNA上
停止任何与复制病毒组件无关的生化进程
病毒已完全控制了一切
然而，细胞仍然还有一个小小的机会
在敌人完全占领细胞前
它依然有足够的时间把入侵消息发送到外界
这个包裹里包含着病毒的蛋白质片段
包裹与细胞膜融合
并穿透细胞膜，把这份重要情报送到表面
以警告入侵已经发生
如果巡逻中的白细胞发现这份情报
它们就会立刻执行摧毁，让细胞和敌人同归于尽
否则，感染就会从一个细胞蔓延到另一个细胞，再到另一个细胞
经过短短一天时间
病毒已经完全控制了细胞
日常维护停止，细胞开始破败腐烂
现在，病毒所有的活动都集中在细胞核内
病毒组件开始自动装配
侵略大军已经进入待命状态
病毒是怎么知道要用什么方式入侵我们的细胞
并最终破坏细胞核的？
我们知道，病毒和细胞共同进化了相当长的时间
但不仅仅如此，实际上我们有着惊人的密切关系
事实证明，攻击我们的病毒
是由我们自己的细胞碎片制成的
和我们的细胞进化类似
就如我们的细胞核最初形成时一样
这些病毒也是由碎片拼凑在一起的
它们只所以能够攻击我们的细胞核
是因为它们和我们的细胞都是同一种物质构成的
已经组装完成的病毒主体外壳上
有大量的细胞结合位点
随着纤维柱装配到位
每个病毒都配上了进入其它细胞的钥匙
但没有指令，这些病毒就没有活性和危险
最后一个组件被装载进了核心
病毒致命DNA克隆体
它携带着强大电机
随着DNA注入，病毒被激活了
所有这一切都仅仅是因为有一个病毒
逃过了细胞的重重防御
从病毒进入人体，已经过去了两天时间
这颗细胞的核心区
隐藏着一支由一万多个病毒组成的军队
但在它们开始新的征服之旅之前
首先要解决两个障碍--
这支军队被困在第一层细胞核内
外面还有第二层同样坚固的细胞外膜
就像一个有两层壳的鸡蛋
于是病毒给细胞核外的蛋白质工厂下达了新的指令
--制造破坏者
首批制造的破坏蛋白被释放到这颗摇摇欲坠的细胞中
这次它瞄准了细胞骨架
结果是灾难性的
失去骨架的支撑
细胞膜外壳随之解体崩塌
现在，还剩下第二层内壳
第二批破怪蛋白被制造出来
--腺病毒死亡蛋白，它们能迅速腐蚀内壳
并最终撕裂它
细胞核再也无力包裹庞大的病毒大军
细胞里已经变得面目全非
原来和谐、喧闹的社区变成一片废墟
仅仅过去了短短48小时
这颗细胞已经死亡了，病毒大军蜂拥而出
洪水般的涌向周围组织...
攻击邻近的细胞
并传播感染整个身体
对于这个细胞来说，战斗已经结束了
但战争才刚刚开始
当病毒在细胞内忙碌的时候
我们的抗体也完成了改造，现在他们回来了
携带着新的受体，以及针对敌人量身订做的锁定装置
然而，虽然抗体拥有着数量和装备上的优势
但病毒实在太多了，好在它们并不孤单
细胞临死前向外传递的情报并没有浪费
巨大的白细胞涌向这片区域
成群的吞噬着逃逸的病毒
它们也在不断学习如何处理不同的入侵者
一旦免疫系统发现入侵的病毒
你身体内的安全措施会立刻提升到一个高级别
细胞会制造出大量的抗体
而且抗体已经针对病毒进行匹配
同时细胞也会大量增殖
然后，他们每秒泵出的抗体多达5000个
它们充满你的血液，以及细胞间隙
从死亡细胞里被释放出来的病毒
会被抗体标记，随后被白细胞吃掉
被标记的病毒没有逃跑的机会
白细胞会吞噬附近所有可能被感染的细胞
同时，周围的健康细胞也做出了最大的牺牲
它们主动毁灭自己，以阻止病毒的传播
只有在这个阶段，我们才意识到战斗发生了
就在我们身体某个部位
血液流动的加速，为战场带来了更多的白细胞
这使我们的鼻腔变得红肿
你会感觉到鼻塞、疼痛和发烧
这是病毒入侵的明显标志
一旦你经历了一次感染
针对这次感染的病毒特征将被记录在抗体上
永远保存在你的骨髓中
所以，如果你以后被相同的病毒感染
那么免疫系统就掌握了对付它的方法
它知道应该制造什么样的抗体
它可以非常迅速的作出反应，从而防止你生病
人体的免疫系统协同工作
最终阻止病毒感染的蔓延
这只是永无休止的战争中的其中一场
病毒和我们都在彼此的对抗中不断的进化
这是协同进化——双方都必须不断改变
这有点像军备竞赛，其中一方获得更好的武器
另一方也会研制出相对应的武器
单个细胞和病毒的斗争就如史诗般波澜壮阔
但请记住，你有数以万亿计的细胞
因此，即使一个细胞输掉了这场战争，但更多的时候
我们依然取得了最终的胜利并变得更强
战争结束了
现在......
虽然我们失去了许多细胞
但有更多的健康细胞会替换他们
在每个细胞的核心处，都有着完全相同的DNA副本
这是继承自我们的父母
以及他们远古的祖先
我们的DNA家谱可以一直追溯到
三十亿年前，最初的那个细胞...
这个细胞远早于我们人类和所有哺乳动物
也比恐龙更古老
这是联系每一个生活在地球上动物和植物的族谱
我们都是同一个史前祖先的后裔
一切都开始于：一个拥有单链DNA的细胞
但病毒和我们一样古老
它和我们一起进化，迫使我们去适应
在这场致命的猫捉老鼠游戏中改变或者死亡
这场永恒的军备竞赛，推动着我们的进化
使我们变得更强
如果没有这个古老敌人的历练
我们不会进化成今天的样子
细胞的历史是不断创新和变革的历史
因为病毒不断地迫使细胞改变
他们实际上是在帮助细胞适应不同的环境
因为这个原因，它们塑造我们
它们使我们成为我们
每天，每一分钟，每一秒
和病毒的战争，所有人类的体内都在重复上演
尽管我们很少意识到这一点，但我们确实互相争斗
互相改变
互相提高