第1章 科学

生物安全

文/张雨晨

导言：

科研活动，其实就是试错探索，不少时候，看起来挺像“作死”的。从当年的《异形》《怪形》到近年的《普罗米修斯》《生化危机》和《异星觉醒》，科幻电影中那些“不作不死”的科研团队，前仆后继地用自己的血肉之躯消遣着一代又一代的观众。但这样的惊险桥段，在现实中也会发生吗？

下面就让我们来看看，那些电影中横行银幕的病毒和怪物，穿越到现实中还能否兴风作浪吧。

从生命诞生之初，来自其他生物的威胁，就成了不亚于环境本身的重大生存压力。不管是尖牙利爪的毒蛇猛兽、附骨之疽般的寄生虫还是寂静中收割生命的瘟疫，来自其他生物的各种“恶意”，让当年在东非草原上战战兢兢讨生活的人类祖先，经历了刻骨铭心的深切伤痛。

一 血泪之路

当智人用手中的火炬点燃了地球上每一块大陆之后，来自猛兽的有形伤害，对人类整体已然微不足道。但是，源自细菌、病毒、真菌以及原生生物的疾病，却随着人类聚居规模的空前扩大而威力暴涨，甚至能对文明造成毁灭性打击。目前已知最早的人类文明——苏美尔人，就在英雄史诗《吉尔伽美什》中，记录了这位论资排辈数第一的古老英雄，经过艰苦跋涉，探寻“万灵药”的传奇故事。可见，在文明诞生的伊始，对于疾病的征服，已经成了人们非常迫切的需求。

不过，在之后漫长的历史之中，人类文明的后继者们干得并不算多么漂亮。三国争霸连年鏖战，对华夏大地造成的杀孽尚不及一场大规模爆发的伤寒。盛极一时的东罗马帝国，鼎盛时期因为一场大瘟疫而一蹶不振。英法百年战争的亡魂，与横扫欧陆的黑色死神比起来显得无足轻重。殖民者对美洲原住民惨无人道的屠戮，也不过是天花浩劫的零头。甚至到了现代医学已经初步建立的20世纪，西班牙流感还是让绞肉地狱般的第一次世界大战自愧不如。

想当年，我们面对这些无形的死神是那么脆弱。各种传统的草药医学，在残酷的自然力量面前，是如此的力不从心。那些从巫术演化而来的精美医学理论，在累累白骨面前，都显得苍白无力。

直到荷兰的列文虎克发明了显微镜，我们才第一次看清了死神的真面目。之后的岁月里，随着法国的巴斯德、德国的科赫等一大批科学家的不懈努力，人类才真正开始向病原生物宣战。

而在研究这些致命疾病的过程中，对自我的防护也越来越不可或缺。

从历史上看，在早期的科学研究中，科学家们往往并不注重安全防护，经常暴露在各种危险的化学试剂或者生物制剂面前。这其中最著名的例子，大概就是直接研究放射性物质的居里夫妇了。直到现在，居里夫人的实验笔记，还只能封装在厚重的铅盒里，避免其上沾染的辐射危害阅读者。

二 现代防护

在科学研究的拓荒时代，相比于实验室里的研究者，在一线与死神奋战的医生，从无数的经验教训中，率先总结出了最早的个人防护和消毒灭菌概念。

在黑死病肆虐西方时，欧洲的瘟疫医生们披上了厚重的黑衣，头部则佩戴了填充有草药的“鸟喙面具”。虽然这套行头的防护效果远不如它的吓人效果，但它毕竟是人类最早的“防化服”之一，其中的很多设计理念，一直延续到了今天。那炫酷的鸟嘴面具，其实就有几分现代防毒面具的影子。

之后，随着欧洲的文艺复兴，近代医学先驱们对于疾病、感染的理解越来越深入，各种针对性的防护技术也愈发完善。到了今天，在科研、医疗和工程等领域，已经形成了一整套行之有效的生物安全防护系统。

现代的科研机构，都有着完善的生物安全防护系统。实验室通过科学的设计布局、配套的防护设施，以及标准化的操作程序与管理制度，尽最大可能地保证实验人员和外部环境不会受到来自实验生物样本的感染。

目前国际通行的标准，将生物安全防护水平（Biosafety Level,BSL）从低到高分为BSL-1、BSL-2、BSL-3、BSL-4四个等级。简单概括来说，BSL-1主要用于开展对人体和环境无害的生物研究，中学生物课的实验室就是这种水平；BSL-2则负责容纳有中等潜在危险的微生物，已经需要一些基本的防护设施了；BSL-3则可以收纳、研究足以致死的传染性疾病，需要专门设计的科研设备和进入制度；至于最高级的BSL-4，则用于研究高度危险，甚至目前都缺少有效治疗手段的病原微生物，比如埃博拉病毒。

实际上，在生物科学领域，绝大部分的基础研究都只需要BSL-1实验室就可以了。所以现实中的很多生物实验室，并没有电影里那么高大上，甚至可能乍一看有些“脏乱差”。

不过，当研究对象是有致病潜力的东西时，安全级别就需要提升了。对于这些更高安全等级的实验室，装有双重密封门和气闸室的专用通道、严格的进出制度，以及全套防护设备就非常必要了。其中，生物安全柜和防护服就是科研人员最重要的两道防护屏障。

所谓生物安全柜，就是能够保护操作者与外部环境的实验台。它们根据防护水平有三个级别。其中最基本的一级安全柜，通过控制内部气流，在台面上形成负压空间，保证安全柜内部的病原体无法以气溶胶的形式扩散到外界，吸入的空气最后也会经过专门过滤处理后才排放。

而二级安全柜的内部气流循环则更加复杂，不但要形成负压空间，同时还要保证实验样本接触的空气也是清洁的，这样一来，可以防止其他物质污染实验样本，从而得到最精确的实验结果。

至于应对最极端情况的三级安全柜，则有着完全不同的设计。三级安全柜完全放弃了开放式布局，反而做成了一个封闭的结构，只有换气道和传递通道可以对外。在三级安全柜的侧壁上，有着固定其上的密封操作手套。使用时，实验操作者只需要把手伸手套里，就能操作安全柜内的样本了。因此，三级安全柜也被俗称为“手套柜”。如此设计，就是为了能把实验样本和实验操作者完全隔离，以最大限度地保证外部人员和环境的安全。

而作为生物安全系统的最后一条防线，防护服也有不同的种类。最基本的布制隔离服基本就相当于全身版白大褂，主要是防止污物直接接触人体。最高级的正压防护服，则可以用于最危险的BSL-4环境。这种看着略显滑稽的“充气皮套”，有着独立的内部气流循环，可以保证穿戴者与外部环境完全隔离。而且，因为正压防护服的内部气压高于外部大气压，所以即便因为意外出现了小破口，向外吹出的气流也不会让致命的病菌立刻进入防护服内部，从而进一步增加了安全性。也就是说，很多影片中出现的“一个小破口就送命”情节，在现实中反而不容易发生，因为这种显而易见的隐患早就被防护服的设计者想到了。

如此看来，现代研究机构对病菌的防护已经比较完备了，电影里那些“一个实验失误就毁灭世界”的情节并不太可能在现实中发生。但是，相比于无形的微生物，对于有形的大型生物，研究机构又是怎么管理的呢？

国际上，对实验动物同样也有着严格的生物安全等级划分，大体来说分为三个级别，分别是普通级、SPF级和无菌级。

普通级的实验动物，就是经过检疫，确认没有人兽共患疾病和烈性动物传染病的实验动物。一般来说，这些动物只能用于面向学生的实验课。但有一些大型实验动物，例如比格犬、恒河猴等，因为养殖原因，实验中用到的绝大部分都是普通级。尤其是恒河猴等非人灵长类，容易会携带对人类足以致命的B病毒，但自身却没有明显症状，所以在实验时需要格外小心。

而SPF级，就是指“无特定病原体”动物。在这些实验动物体内，没有任何潜在的致病菌以及对科研有影响的微生物。换句话说，它们的体内基本上是“干净”的，即便还有一些“外来居留人员”，也都是没有任何“案底”的。对于这帮金贵的家伙，其居住的环境也十分讲究，被称为“屏障环境”。这种环境与外界之间有着严格的隔离措施，空气需要经过层层净化过滤才能进入其中。SPF级的小鼠和大鼠（这是两个不同的物种，关系类似黑猩猩与大猩猩），住的是24小时恒温、恒湿的屋子，每个密封鼠笼都有独立的供气管道。舒舒服服住在其中的鼠大爷们，呼吸的是经过三级过滤的超净空气。反而是进入这里的科研人员，都要穿戴全套灭菌工作服、消毒手套和口罩。如此大费周章，为的就是保住这些SPF级动物的“金身”，唯恐它们沾染任何外界可能存在的病原微生物。对于大部分生物研究来说，SPF级的小鼠和大鼠都是绝对的主力，它们的“金身”也成了提供精确可信的科研数据的最好工具。

而无菌级动物，顾名思义，其体内没有任何现有技术可检出的微生物——当然现有技术检测不出来的家伙也不能打包票说一定没有。一般而言，无菌级动物都是特指11号染色体隐性裸基因发生突变、T淋巴细胞缺损、无法对外来异物做出免疫应答的小鼠突变系——“裸鼠”。

这种娇贵得不能再娇贵的小东西，终其一生，都只能居住在类似三级生物安全柜的隔离环境里。实验人员也只能通过操作窗口上固定的密封手套，来对它们进行操作。不过隔离环境与三级安全柜不同之处在于，安全柜是为了防止里面的东西污染外面，隔离环境则是防止外面的任何风吹草动影响了里面几乎完全不设防的裸鼠。

自然，维持这样的环境是很麻烦的。但“裸鼠”因为缺少免疫应答能力，所以对移植到体内的几乎所有组织都不会产生排异反应，是免疫学、肿瘤学等领域的重要实验工具，此外也是测试疫苗安全性的最好模型。

因此，不管是对于看不见的病菌还是瞅得着的实验动物，现代的科研机构都有着严格的管理方法和设施划分，只要设备运转正常、操作规程被严格执行，就不太可能出现什么人命官司。

那么，如果电影里的科学家们能有现实中的同行们这样的防护意识，结果会是怎么样的呢？

三 作死手册

在现代的防护系统面前，大部分科幻电影都要提前至少一个小时结束了。

比如说《生化危机》中的各种病毒，作为主要靠接触传染来扩散的病原体，几乎完全没有侥幸溜出实验室的机会。如果这样严密的防范还能出现“大新闻”，就几乎只能认定是有“内鬼”在主动放虎归山了。这一点上，游戏设定得还是比较严谨的，故事中的绝大部分灾难，都是某些反派恶棍的阴谋所导致的。

至于各种在外星发现的不明生物样本，在现实中，会被第一时间丢进BSL-4级实验室的三级生物安全柜。之后任它再怎么能耐，也不太可能出去兴风作浪了。实在碰上些强悍凶猛的刺儿头，也不过是给安全柜多加几层装甲板，再学习核物理实验室用机械手进行操作而已。科研设施的工作人员，在忙完工作以后也能安心休息下班，而不用担心身边的同事，更不必担心自己体内突然冒出一条外星触手……

由此观之，几乎所有涉及生物安全问题的科幻电影，都在科技发达的未来，犯下了在当下都无法容忍的低级错误。

比如说堪称科幻影史经典的《异形1》，在一名船员直接接触到外星抱脸虫后，其他人竟然在没有任何隔离措施的情况下，就把他直接拉到船上的医务室里。虽说救人心切乃人之常情，但也真是心太大了。

如果说《异形1》的船员毕竟是一帮在星际间跑运输的“太空卡车司机”，缺少足够的安全知识也能理解。那么在《普罗米修斯》中，那支由各领域“顶尖专家”组成的星际科考队，就完全是无限作死的典范了。甚至可以说，这部影片的几乎所有剧情转折，都或多或少与这些专家完全没有安全常识有关，无怪乎有人吐槽说这部片子应该改名叫《一群脑残上太空》。

而在最近上映的后传作品《异形：契约》中，新一代的考察队继续“发扬”了前辈们屡屡作死的“光荣传统”，干出了深入外星环境却连防护面罩都不戴的“豪放壮举”，也难怪后来被逐一“点名领便当”了。有人甚至调侃道，这部影片里几乎所有的角色死亡，都是某种程度的“自杀”。

可以说，这些科幻电影想要表现的主题（之一），是科研探索应当谨慎小心，但演绎的形式却有点儿过分夸张了。现实中的科学研究，往往比科幻电影想象得还要谨慎、还要严格。因为每一条严苛制度的背后，都是无数刻骨铭心的惨痛教训，都是一代一代先驱的生命。

现实中，面对未知而胆大妄为的家伙，往往并不是科幻作品里最常见的科学家，而是那些“无知无畏”的“作死能手”。

到现在都几乎无药可医的艾滋病，最早是由虽然熟悉当地环境但缺少现代科学知识的土著猎人患上的。之后，也是另一些同样对生物安全一无所知的游客，将这种恐怖的疾病传遍了全世界。当科学家把HIV样本锁进实验室的时候，一切都已经太晚了。至于更加致命的埃博拉病毒，同样是由当地人接触野生动物感染上的，而非科研团队手滑放出来的。

在中国，清末鼠疫大流行时也出现了类似的现象。进入疫区的“西医”师生们很少出现感染，而传统中医则因为缺少基本的病原生物学概念及防护知识，不少人都在拯救患者的时候把自己也搭进去了。

面对未知的深渊，逃避的结果，就是历史上无数惨绝人寰的大瘟疫；冒进的结果，就是现实中的各种“作死能手”；只有靠着严谨的思维、及时的总结和科学的分析，我们才能在黑暗中用理性之光照出一条向前的道路，然后一步一个脚印地延伸人类知识的边界，把未知的黑暗，变成属于全人类的知识新大陆。

【责任编辑：刘维佳】