十大关于病毒的知识

病毒世界像不像宇宙呢?

假如你有一把非常精细的镊子,把所有这些病毒头对头的放在一起,会发生什么呢?会绕地球多少圈吗?并不是,答案是我们的病毒链有8亿光年长。这相当于从银河系到另外一个最近的星系的距离。

在这个充满不寻常事物的世界里,病毒可能是最奇怪的。它们与所有有机体生命密切相关,但从技术上讲,它们本身可能并不存在。然而,正如事实所证明的一样,它们可以对生物产生巨大的影响。一个微小的病毒可以指数增长为一个改变世界的事件。

以下是关于这些小东西的十大知识。

病毒是活着的吗?

你可能认为什么是生命的争论已经解决了。就像我们熟知的一样,判断一个东西是否或者最简单的方法就是观察它是否还能活动或发展。但病毒是会模糊你对“活着”这一点的判断,虽然它们是由与生命相关的物质组成的:像蛋白质、脂类和核酸,并且它们甚至会做一些与“活着”相关的事情:他们复制和进化。但关键的事实是,他们不能自己做。病毒想要复制,就必须感染宿主细胞并劫持它们的新陈代谢。大多数科学家认为病毒是化学物质的非生命体,它们非常善于复制自身。

无论你从哪一方面考虑,病毒的“生命”周期都是一个令人着迷的过程。

病毒可能是生命的起源

什么是RNA假说?

进化论是理解地球上生命是如何变化和发展的最好方法,但许多人声称进化论不能告诉我们任何关于生命起源本身的事情。然而,有一种假说用进化论来解释我们所知的生命是如何形成的。

最初有RNA,一种与DNA密切相关的分子。至关重要的是,尽管RNA能够扭曲并形成能够复制自身的分子机制。一旦第一个能够做到这一点的RNA分子形成,它就会迅速增殖。如果突变的发展使它更善于复制更多的拷贝,那么它将超越其他RNA链。这样,无生命的分子就可以进化。

使用RNA和DNA复制的最简单的东西是什么?病毒。在病毒世界的假说中,首先出现的是病毒,而那些能够感染细胞有机体的病毒,也许才是幸存至今的最古老物种。

人的身体里有大量的病毒

病毒无处不在。哪里有生命,哪里就有与之相关的病毒。我们身体里有着海量的病毒,虽然它们当中有些对我们的影响非常明显,但更多是无害的,以至于我们永远不知道它们对我们的影响。

我们倾向于把人类看作是我们组织和细胞集合的一个整体——它们共享我们的DNA。在人体内大约有0个细胞,然而,与生活在我们体内和身上的细菌相比,这个数字是很小的。人体内细菌细胞的数量足足是人体细胞的十倍。而病毒,则是一百倍。

虽然这些病毒中有一些会以人体细胞为目标,但它们中的许多只想感染与我们共用身体的细菌。

全人类被病毒所救

噬菌体-病毒中的战斗机

在现代医学中,最大的威胁之一就是细菌对抗生素的耐药性。当我们的抗生素不能杀死细菌感染时,我们几乎回到了远古时代,一个简单的擦伤就可能导致死亡,然而某些病毒却可能是我们的救星。

而噬菌体,做为一种能感染细菌的病毒,一旦感染了一个细菌,它就会复制成百上千个自己的拷贝,并将细菌分裂开来,喷出更多的病毒来感染更多的细菌。如果你能找到一种能猎杀危险细菌的噬菌体,那你可能已经找到了解决抗生素耐药性的方法。

许多研究正在进行噬菌体治疗,因为这些治疗方法让许多科学家对新的细菌感染疗法有着积极的看法。但是使用噬菌体治疗手段并不是新的概念。早在年,当霍乱疫情袭击印度时,当地的医生就从那些意外地从霍乱中恢复过来的人身上取了大便,然后把大便给病人(服用)。许多用这种有点可(恶)怕(心)的方法治疗的人康复了。答案很可能在于针对霍乱病菌的噬菌体病毒。

诺贝尔奖

如果你想获得诺贝尔奖,那么对你来说最好的开始工作的地方之一就是研究病毒。年,研究人员因发现丙型肝炎病毒而获得诺贝尔医学奖。而且,诺贝尔病毒学奖的颁发可以追溯到更远的时期。

病毒最早发现于年,当时德米特里·伊万诺夫斯基(DmitriIvanovsky)发现,当烟草植株被注入一种液体时,这种液体会通过一个非常小的过滤器,任何细菌都无法通过。这种看不见的传染源很快就被命名为病毒——拉丁语中的“毒药”的意思。一些人认为病毒是液体,但温德尔·斯坦利成功地分离出烟草花叶病毒并将其纯化成晶体供研究,证明病毒是粒子。他杰出的工作也让他在年获得了诺贝尔奖。

从那时起,病毒研究因治疗病毒感染(如黄热病疫苗的发明)或研究像乳头瘤病毒这样的病毒如何导致宫颈癌等研究成果获得了数十次诺贝尔奖。

最小的病毒

猪圆环病毒

前面我们已经提到病毒可以很小,但是它们究竟有多小呢?这取决于它们的核酸。基本上,病毒只是一个围绕着一些DNA或RNA的奇特外壳。外壳帮助DNA或RNA进入宿主细胞,核酸迫使宿主细胞制造更多外壳,以便病毒传播。这需要多少基因?

可耐小猪替代真实图片

对于感染猪的圆环病毒来说,它们只需要三个DNA。它们基因组的全长只有个碱基对,而人类基因组的长度超过30亿个碱基对。由于基因组如此短,病毒就能轻易侵入细胞并进行复制。它只需要一小块外壳就可以容纳它。圆环病毒的直径只有1米的亿分之一。

一些研究人员正试图变得更小。一个研究小组宣布,他们利用一米长亿的蛋白质和DNA片段制造出一种人造病毒,虽然这是一项可怕的实验,也许我以后会找机会介绍一下。

病毒之大

病毒之大

说完了病毒之小,我们再来说说病毒之大,因为在任何时候都不可能计算出地球上病毒粒子的数量。因为你还没数完它们,它们就已经成倍增加或是被毁灭很多次了。所以,科学家们只能估计,它们的数量从10次方到30次方到10次方到32次方,所以很多人会说地球上大约有10次方到31次方数量的病毒。那是1后面跟着31个零。

所有这些数字都在地球上,但我们看不到它们,因为病毒的平均大小约为纳米——十亿分之一米,这就说明了病毒到底有多小。那么,假如你有一把非常精细的镊子,把所有这些病毒头对头的放在一起,会发生什么呢?会绕地球多少圈吗?并不是,答案是我们的病毒链有8亿光年长。这将远远超过最近的星系,并通过邻近的星系团。

巨型(复活)病毒

模拟病毒爆炸

其实,并不是所有的病毒都满足于保持微小。如果你认为细菌很大的话,确实,它们中的一些相比于病毒会相当大。但当研究人员在一个冷却塔中寻找细菌时,他们收集了他们认为是细菌的东西,但他们竟然无法识别它们。直到很久以后,人们才发现它们是一种全新的巨型病毒。他们称之为模拟病毒,因为它是一种微生物模拟病毒。它的基因组长度超过0万个碱基对。

从那时起,人们又发现了其他巨型病毒,其中一些发现与意想不到的地方。年,有史以来最大的病毒在俄罗斯的冻土带被发现,它有3万多年的历史。然后他们做了一件显而易见的事情,试图让他们复活。

科学家们将变形虫暴露在解冻的病毒中,因为他们知道其他巨型病毒会感染这些单细胞生物。尽管来自石器时代,但病毒还是成功地侵入细胞并复制。病毒在这么长时间的冰冻后仍能保持活性(美队哭了),这让人们猜测,因为融化的永久冻土,可能早已释放出被遗忘的病毒了。

病毒上的病毒

令人费解的病毒感染…其他病毒

乳状病毒是在冷却塔中发现的另一种巨型病毒,感染变形虫,但最让科学家兴奋的是发现了另一种与之相关的病毒。这种小得多的病毒以乳腺病毒为目标,像寄生虫一样捕食它。因此,研究人员将其命名为Sputnik,意为卫星病毒。

卫星病毒不能单独感染变形虫并繁殖。它只能在已经被乳状病毒感染的变形虫中复制。它们没有直接劫持细胞自身的能力,而是利用病毒的复制蛋白来复制自身。

即使是病毒也不能对病毒入侵的阴险而巧妙的方法免疫。

你是病毒的一部分

来自病毒的嘲讽

人类体内都携带着大量的病毒,并且我们的基因组中也有病毒。有些病毒不满足于简单地在我们的细胞中复制。有些病毒会切割我们的DNA,并将自己的DNA插入其中。如果它们在精子或卵子中这样做,那么它们的DNA可以世代相传。千百万年来,这种情况经常发生,以至于任何人的整个基因组中,约有8%是由这些在我们体内变成化石的病毒构成的。

基因组中的病毒甚至可以用来追踪进化。如果两个物种有相同病毒感染它们的证据,那么这可能是有着同一祖先,即两个物种的共同祖先在进化成不同物种之前就被感染了。

然而,一旦病毒卡在我们的基因组中并被传递,它们就会对进化产生重大影响。病毒在整个基因组中大多变得失活和重组,有时这种混合是有利的。就像疫苗,是人类利用病毒辅助为人类提供的免疫系统,所以,如果你看到这里,为了自己为了全人类,那就赶紧去接种疫苗吧。




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