是时候深入了解这个被称作“病毒”的东西了

作者：杨超月

原创朱钦士北京大学出版社

在这段不同寻常的日子里，几乎所有人的注意力都落在“新型冠状病毒”。新型的背后，是各种各样“旧型”病毒，以及人类与之持续不断的斗争史，“禽流感”、“猪流感”、“埃博拉”……这些都不是多么久远的事。或许是时候深入了解一下这个被称作“病毒”的东西了。
病毒的发现
平时我们所说的生物，无论是原核生物(细菌和古菌)，还是真核生物(动物、真菌和植物)，都是由细胞组成的。除了这些细胞类型的生物，地球上还有另一类数量极其庞大的非细胞类型的生物体，这就是病毒(virus)。
法国科学家路易斯·巴斯德(Louis Pasteur，1822—1895)首先意识到病毒的存在，因为他不能用显微镜看见引起狂犬病(rabies)的致病原，所以致病原一定比细菌小。1884年，与巴斯德一起工作的法国科学家Charles Chamberland发明了陶瓷过滤器，上面的孔比细菌小，能够把液体中的细菌挡住而不让通过。

是时候深入了解这个被称作“病毒”的东西了

路易斯·巴斯德(Louis Pasteur，1822—1895)
8年之后，俄国科学家DimitriIvanovsky发现，从患烟草花叶病的烟草叶获得的液体在通过细菌过滤器以后仍然能够使烟叶患病，说明致病原能够通过该过滤器。1894年，荷兰科学家Martinus Beijerinck重复了Ivanovsky的实验，得到了同样的结果，并且认为致病原只能在细胞中才能繁殖，他把这种致病原叫做病毒。但是只有在1931电子显微镜发明后，人们才第一次看见病毒的模样。
原来你是这样的病毒
病毒基本上就是由蛋白质包裹的DNA或者RNA。这层蛋白质包被叫做衣壳(capsid)，由相同的蛋白质单位组成。这些组成衣壳的蛋白质单位叫做壳粒。衣壳的形状常为多面体，例如20面体。有的病毒在衣壳外面还有一层脂质的包膜，类似细胞的细胞膜，上面也有蛋白质分子。病毒没有细胞结构，即使有些病毒有类似细胞膜的外膜，膜里面也有遗传物质，但是病毒没有细胞质，即没有一个水溶液的环境。

是时候深入了解这个被称作“病毒”的东西了

由于地球上的生命活动是以水为介质的，化学反应要在水溶液中才能进行，没有水溶液的环境也意味着没有化学反应，所以病毒没有自己的新陈代谢。例如病毒没有合成蛋白质的核糖体，也不能合成自己的遗传物质。在单独存在时，病毒没有通常意义上的生命活动，因此也称为病毒颗粒。我们平时所见的病毒照片，都是病毒颗粒，即它们在细胞外的模样。要是只看病毒颗粒阶段，可以认为病毒是没有通常意义上的生命的。
病毒的结构虽然简单(和细胞相比而言)，但是却含有储存生命信息的分子，DNA或者RNA。一旦有发挥它们指令作用的环境，即到活的细胞内部，这些指令就可以调动细胞里面的资源和生产线，合成复制自己所需要的遗传物质和壳粒蛋白。从这个意义上讲，病毒就是只有指挥部，没有工厂的单位，指挥部进入别人的工厂发号施令，由这些工厂来生产自己。
与真菌和动物一样，依靠其他生物的有机物来“生活”，因此所有的病毒都是异养的。真菌和动物还要自己消化而后吸收有机物，再用“基本零件”(氨基酸、核苷酸、葡萄糖等)来建造自己的身体，病毒把这些活动全免了，只发指令，其他一切活动都靠被感染的细胞进行，复制出多个自己，真的是“饭来张口，衣来伸手”。
由于这种“生活方式”是最省事的，通过这种方式来“生活”的病毒也种类繁杂，估计有数百万种之多，能够感染地球上所有的生物。无论是动物、植物、真菌，还是细菌和古菌，都不能幸免于病毒的攻击，而且同一种生物还可以被多种病毒感染，例如人就可以被感冒、流感、肝炎、SARS、艾滋病、狂犬病、脑膜炎、天花、麻疹、水痘等病毒感染。由于病毒能够把地球上所有的生物当做生产自己的工厂，病毒的数量极其庞大，超过地球上的任何生物。例如每毫升海水就含有多达2.5亿个病毒，是同样体积海水中细菌数的十倍至数十倍。据估计，地球上病毒总数有1031个之多!从这个意义上说，病毒利用现成有机物复制自己的本领比动物大得多。它含有和细胞生物同样类型的遗传物质，使用同样的遗传密码，并且能够在竞争中不断演化，因此也可以看成是生命的一种形式。
细胞被病毒“劫持”后，就变成了生产病毒的工厂，在很多情况下会使被感染的细胞死亡，即在大量的病毒颗粒被生产出来之后，细胞破裂，释放出病毒。这对于单细胞生物如细菌，就直接是死亡。对于多细胞生物，病毒可以造成部分细胞死亡，或者生物整体的死亡。例如1918年的流感大流行就夺去了数千万人的生命。从欧洲带入的天花病毒曾经杀死了约70%的美洲原住民。

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