病毒,卷土重来

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如大多数恒星的诞生一样,我们的恒星——太阳在一片绚丽的星云中孕育而生(by康德—拉普拉斯学说),同时诞生的,还有我们今天称之为太阳系的恒星系统,这也是我们人类唯一的家园

▲大麦哲伦星云,正中央的红点名为超新星A,距离我们,光年,由哈勃望远镜拍摄于年1月17日,该超新星爆炸发生于大概20,年前,无数闪耀的光点便是一颗颗类似太阳的恒星,这些恒星中是否会诞生生命呢?

地球,是这个恒星系统中很不起眼的一位成员

自左向右:水金地火木土天海

Comfreak

地球诞生于46亿年前,具体怎么诞生的我们尚未可知,但是唯一确定的是,它是太阳系中唯一孕育了生命的星球,也同样是人类目前可观测宇宙中唯一发现有生命存在的星球

如果我们我们将目光自遥远的宇宙收回到地球,我们会惊讶地发现,关于我们脚下的这颗恒星,我们同样知之甚少。无论是深邃的海洋,还是遥远的过去,亦或者那些无人问寻的失落之地......谜团重重

人类——所谓地球的主人,实则名不副实

年,有一种生物以几乎彻底颠覆整个人类社会的方式,重新向人类宣告了它的存在

它就是病毒,在地球的46亿年里,病毒至少存在了30亿年

SyabutalHamdi一、何为病毒病毒作为地球上目前发现的最小生命单位,是一种非细胞结构的生命个体,且不能独立繁殖与生活,必须借助于其他生命个体来完成自身的生命活动。SusanneModrow,DietrichFalke,HermannSchatzl,etal.MolecularVirology[M].NewYork:Springer-VerlagBerlinandHeidelbergGmbHCoK,

简单来说,病毒的结构确实简单的不能再简单了:它仅仅由遗传物质——也就是核酸(DNA或者RNA)与蛋白质外壳构成

中学生物课本上的病毒介绍

病毒第一次被发现的时候,它彻底颠覆了人类对生命的认知

最早关于植物病毒的记载,来自荷兰的郁金香,感染病毒的郁金香比普通的郁金香更漂亮,因此成为了人们疯狂追捧的对象,一株得病的郁金香甚至可以被拍到一个天价

郁金香正常(左)和碎花病(右)

狂犬病是最早记载的家畜当中出现的病毒,而我国在几千年前的文献中提到过天花这种由天花病毒引起的疾病,但关于“病毒究竟是什么”这一根本性问题,则是在年之后,在之前数代科学家如美国生物化学家斯坦利(Stanley)、英国的鲍登(Bawden)和皮里(Pirie)、施拉姆(Schramm)等学者的研究基础之上,经由后续学者一次又一次的实验最终回答的:病毒是一种非细胞生命形态,它由一个核酸长链和蛋白质外壳构成,病毒没有自己的代谢机构,没有酶系统。因此病毒离开了宿主细胞,就成了没有任何生命活动、也不能独立自我繁殖的化学物质。它的复制、转录、和转译的能力都是在宿主细胞中进行,当它进入宿主细胞后,它就可以利用细胞中的物质和能量完成生命活动,按照它自己的核酸所包含的遗传信息产生和它一样的新一代病毒。曾华宗.一种利用文献挖掘进行人类microRNA与病毒相互作用的方法:CN,CNA[P]..

如果把一个完整的细胞结构比作一户住宅,里面包含了厨房、餐厅、客厅、卧室、卫生间以及阳台的话,那么病毒相比之这个细胞而言,就相当于一个“用一个带刺的箱子装起来的一团棉絮”——除此之外,它真的什么也没有

动植物细胞及病毒比较(滑动查看下一张图片)

"Lifealwaysfindsaway",任何生命都有让自己世代繁衍生息的方法,病毒也不例外。不过正如定义所言,病毒无法仅靠自己繁衍下去,它需要借助一个活的细胞,我们称之为宿主细胞,对于宿主细胞而言,其结局是毁灭性的

以大肠杆菌噬菌体为例,其繁殖过程可以分为吸附、侵入、复制与合成、释放四个步骤:

首先,噬菌体尾部与细胞发生特异性结合,通俗来说就是以一种恰好配对的方式紧密结合在一起。随后噬菌体将体内的遗传物质注入宿主细胞内,该遗传物质同样会引起宿主细胞代谢的改变,使之无法合成自己的遗传物质。接下来细胞在噬菌体遗传物质的控制下开始合成噬菌体所需要的遗传物质与蛋白质,此时的宿主细胞已经完全沦为一个噬菌体的加工厂,当加工厂的原材料耗尽之后,宿主细胞会发生破裂,释放出其“生产”出来的大量噬菌体,而这些噬菌体会继续去寻找下一个“噬菌体加工厂”

▼大肠杆菌噬菌体电镜图像

这便是病毒的“简单的一生”,诞生、复制、毁灭、再诞生、再复制、再毁灭,周而复始,在死亡中铸就它自己的新生。这不禁引出了一个困扰生物学家许久的疑问:

病毒存在的生物学意义是什么?

▼冠状病毒

DanielRoberts

二、病毒为什么存在

众所周知,自然界中存在着生产者、消费者与分解者三类重要的生态角色,三者有机统一,组成了生物圈这一生生不息的生物循环系统

生产者是绿色植物,他们通过光合作用将太阳能固定入生物圈大循环;消费者是包括人类在内的大部分生物,他们的一切吃喝拉撒睡都在无形之中促进着生物圈的物质循环;而分解者,则负责将有机物分解,使之重归自然界参与物质循环,主要包括各种微生物以及蚯蚓等生物

生产者(右滑查看下一张图片)

消费者(蓑鲉,俗名狮子鱼)

消费者(中华鲎,俗称马蹄蟹)

分解者(一种很好吃的蘑菇)

病毒,游离于三者之外,自成一脉

没有合适的宿主的时候,它们就是毫无生气的化学物质,漫无目的的漂浮在空气中或者被冰封在南北极的冰川中。而一旦被他们找到了合适的宿主——无论是生产者、消费者还是分解者,病毒便会在本能的驱使下,将一个个宿主细胞改造成病毒加工厂,给宿主带来死亡的同时实现了自身物种的延续

纵观物种同病毒的斗争史,至少从我们目前已知的数据来看,病毒从未真正灭绝过一个物种。而从病毒的生物概念来看,病毒借助于宿主细胞而存活,如果病毒消灭了其赖以存在的宿主,那么它自身也无法继续存在下去——不过这里出现了一个悖论:我们怎么知道病毒在没有宿主的情况下无法存在下去?这似乎只有在所有生物都灭绝的情况下才可以找到答案,可是到了那个时候知道了答案又有什么意义呢?

在病毒存在的30多亿年里,地球上的生命经历了寒武纪物种大爆发、奥陶纪物种大爆发、奥陶纪大灭绝、泥盆纪大灭绝、二叠纪大灭绝、三叠纪大灭绝、白垩纪大灭绝以及今天因为人类活动等一系列原因导致的第六次物种大灭绝......在任何一个有生命存在的地质纪元,病毒的阴云笼罩在每一生命个体的头上,包括我们人类

奇虾,已知最庞大的寒武纪动物

在人类的历史上,被史学家称为“人类史上最大的种族屠杀”并不是来自枪炮,而是天花病毒

15世纪末,欧洲人踏上美洲大陆时,这里居住着2-3万原住民,约年后,原住民人口剩下不到万人,因为欧洲殖民者把天花患者用过的毯子送给了印第安人。直到18世纪70年代,英国医生爱德华·詹纳发现了牛痘,人类在面对天花病毒这一古老生物时,开始有了自己的武器。在此之前,天花病毒曾经夺去数亿人的生命

天花病毒电镜图象

年5月,世界卫生组织宣布人类成功消灭了天花病毒。现在,天花病毒的毒株只保留在以下两个实验室中:美国亚特兰大的疾病控制和预防中心(CDC),以及俄罗斯新西伯利亚的国家病毒学与生物技术研究中心(VECTOR),以供研究之用

对人类而言,这仅仅只是一个开始。艾滋病、埃博拉、禽流感、猪流感、乙肝以及年出现的新型冠状病毒......病毒,这种地球上存在过的最古老的生物,依然漂浮在我们身边的各个角落,随时给人类带之以死亡威胁

对我们人类而言,我们并不知道病毒为什么会存在。对自然界来说,越是看起来简单的事物,往往越是复杂的难以想象。我们脚下的这颗蓝色星球,有着太多的谜团等待着人类,或许病毒便是通向其中一个答案的一把钥匙

想象力同样是造物主赋予人类的一项宝贵的礼物,我们不妨随意猜测一下:

(点击空白处查看胡思乱想)

病毒,代表了自然界的一种平衡

当一个物种的存在或者其数量超过了自然界之中平衡的一个阙值,病毒便如同被编码的程序发挥自然界赋予的功能,通过使该物种个体数量减少而使其重新保持在自然需要的数量范围之中,以维持自然界需要的平衡

同样病毒可以用来加速物种的某种变化,任何碳基生物包括病毒在内(朊病毒除外,后边会提到)所携带的遗传物质不外乎DNA和RNA,这也是为什么基因工程可以使用病毒的原因,人类可以使用的话,自然界作为人类和病毒共同的缔造者,同样可以使用。当一个物种的进化状态不再适宜当前的生态环境,病毒便会通过某种方式使该物种实现某种变化,比如人类在天花病毒的基础上实现了疫苗的突破,动物产生了针对某些病毒的抗体等等,归根到底同样是为了维持自然界所需要的一种平衡

总的来说,病毒游离于生产者、消费者与分解者之外,但是却又与三者紧密结合,如同自然界的使者,以一种简单粗暴的方式调节着自然界应有的平衡

所以不难想象,如果人类一味破坏自然,等待人类的将是何种结局

三、最致命的病毒

年,新型冠状病毒肆虐全球,截止到目前,疫情情况如下图所示:

BLACK

弱小和无知不是生存的障碍,傲慢才是,面对病毒,部分国家采取了让病毒乐开了花的应对手段,愣是用自然赋予人类的免疫系统扛起了抵御病毒的第一道防线。他们因文明而自傲,却又因自傲忘记了自己的文明。站在全人类的视角,我们不禁感到一种悲哀的庆幸:还好,这只是一种普通的冠状病毒,而不是接下来这种最为致命的“人类杀手”

▲埃博拉病毒

它被称为“世界上最可怕的病毒”,在世界上最为神秘的六种病毒中居于首位(这六种病毒会在以后的文章中单独介绍)

//埃博拉病毒是一种能引起人类和其他灵长类动物产生埃博拉出血热的烈性传染病病毒,其引起的埃博拉出血热(EBHF)是当今世界上最致命的病毒性出血热,感染者症状与同为纤维病毒科的马尔堡病毒极为相似,包括恶心、呕吐、腹泻、肤色改变、全身酸痛、体内出血、体外出血、发烧等。死亡率在50%至90%不等。在大约例确诊的埃博拉病例中,死亡率高达88%。

世界卫生组织,埃博拉病毒病

根据世界卫生组织的资料显示,第一位感染埃博拉而死亡的人类在死亡的时候,全身都在淌血,而在第一位死者出现后,他身边的人也接二连三的死去,死状同样是全身流血。随后,一场瘟疫开始在人群中大开杀戒,人们还没来得及逃离,医院便已经装满了死人不过接下来,这次突如其来的瘟疫还未来得及震惊世界便偃旗息鼓,世界尚未察觉到有一种致命病毒悄然出现的事实,直到两个月后——年9月,埃博拉河上游55个村庄同时爆发埃博拉疫情,大约90%的感染者死去,死者无一例外全部都是全身淌血而死,包括眼球都在滴血。这次疫情的病毒被称为扎伊尔埃博拉,最危险的埃博拉,患者死亡率达到了90%病毒的生物安全等级,一共有4个级别,级别越高危险性越大,人类对其采取的防护措施就越严格,人们闻之色变的艾滋病以及SARS病毒的生物安全等级为3级,而埃博拉病毒则位于最高级别的4级,它与其余位列4级的病毒统称为第四类病毒,它们在人类中所引发的疾病,在大多数情况下都是不可救治的截止到目前为止,我们并没有找到应对埃博拉病毒的特效疫苗,唯一能做的,只有良好的防控

四、结语

病毒,始终是个谜

无论是关于病毒的起源研究,还是关于病毒的防治探索,人类学者每攻克一环,便会发现前方还有无数环在等待着。探索的终点,或许就是关于生命最终极的答案。不过那可能是无数代人类以后才能得到的答案了

我们应当致敬那些奋战在面对任何一种病毒抗疫一线的医护人员和科研工作者们,他们代表了人类对一种在地球上存在了30亿年的古老物种的不屈的抗争。也同样因为他们的努力,人类才可以在走向终极秘密的路上再进一步,直至终点

End

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