扒一扒人類和病毒的那些事兒

1、扒一扒人類和病毒的那些事兒來源：中國科普博覽在如今的年代，說到病毒，可以說是上到七老八十的老人，下到剛剛上學(xué)的孩子，或多或少都略有耳聞?？袢《?、流感病毒、 SARS 病毒這些常常在新聞中出現(xiàn)的名字與我們的生活息息相關(guān)，何況是在信息爆炸的如今，想要對其一無所知似乎更難。然而若是穿越回三百年前，那時(shí)的人們卻對“病毒”這一名詞一無所知。病毒與人類之間的戰(zhàn)役雖說已持續(xù)了上千年，但人們對病毒的研究卻是直至近三百年才真正展開?，F(xiàn)在不妨讓我們來扒一扒，人類和病毒的那些事兒。Part.1從未知到發(fā)現(xiàn)要說清病毒與人的戰(zhàn)役，那真的是很久很久以前的故事了。能有多久呢？考古學(xué)家們挖出三千年前被制作成木乃伊的拉美西斯

2、五世，他的身上還有著天花發(fā)作過的痕跡，這是 人類歷史上找到的第一個(gè)天花病患者。 雖說病毒與人的糾纏由來已久，但直至 19 世紀(jì)，人們才逐步有了“病毒”這一概念，對這一病原體的研究才漸漸明朗了起來。世紀(jì)晚期，在荷蘭的煙草農(nóng)田上，一場疾病肆虐著田間的作物， 鮮活的植物經(jīng)過疾病的摧殘后只殘留下一片片死去的組織，農(nóng)場收成全部化為云煙?？蓱z的荷蘭農(nóng)場主只好去求助年輕的農(nóng)業(yè)化學(xué)家阿道夫邁耶(Adolph Mayer )，邁耶將患病的煙草提取汁液接種到健康的煙草上，幾周后這些健康的煙草也患上了同樣的疾病，于是證明了這是一種傳染性的疾病，并將它稱為煙草花葉病。由于在當(dāng)時(shí)的醫(yī)學(xué)界細(xì)菌致病說占據(jù)主流，通過科赫法則

3、(圖 1 )能夠驗(yàn)證細(xì)菌與傳染病的關(guān)系，科赫法則也是當(dāng)時(shí)研究傳染病病原的金科玉律。因此，邁耶也想要通過科赫法則找到煙草花葉病的病原體，但是卻發(fā)現(xiàn)，將從患病煙草提取液中分離得到的細(xì)菌接種到健康植株上并不能使其患上煙草花葉病。所以，基于當(dāng)時(shí)的研究結(jié)果，他并沒有辦法證明煙草花葉病是由細(xì)菌感染所引起的傳染病?？坪?法則隨后，在1892 年，俄國的科學(xué)家伊凡諾夫斯基( D.Iwanowski ) 用當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的細(xì)菌過濾器過濾患病煙草提取液，再用過濾液感染健康煙草，結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)過濾掉細(xì)菌的提取液依然具有傳染性，于是他推測可能是細(xì)菌產(chǎn)生的毒素或者是一種可以通過細(xì)菌過濾器的十分細(xì)小的細(xì)菌引起了煙草花葉病。是受當(dāng)

4、時(shí)主流氛圍的影響，伊凡諾夫斯基雖然發(fā)現(xiàn)了這一重要的科學(xué)現(xiàn)象，但是他依然堅(jiān)信這是由細(xì)菌導(dǎo)致的。1898 年，荷蘭的微生物學(xué)教授貝葉克林(MartinusBeijerinck )同樣重復(fù)了用細(xì)菌過濾器過濾煙草提取液，繼而感染健康煙草的實(shí)驗(yàn)，當(dāng)時(shí)人們只能通過光學(xué)顯微鏡來觀察微生物，而貝葉克林在光學(xué)顯微鏡下并沒有在濾液里觀察到任何的生物。為了進(jìn)一步探索濾液中具有感染力的東西究竟是什么，濾液稀釋后再進(jìn)行感染，結(jié)果發(fā)現(xiàn)稀釋后的濾液對健康煙草的感可能他將染情況與未稀釋組相比并沒有明顯差異，引起這種傳染病的肯定不是一種沒有生命的化學(xué)物質(zhì)，而是一種具有生命的活性物質(zhì)。緊接著他又將患病煙草濾液與健康煙草濾液或者蒸

5、餾水混合，感染健康的植株，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這兩種感染條件下煙草的感染癥狀一樣，這說明著致病因子沒有在健康煙草的濾液中增殖，從而他得出結(jié)論這種致病因子只能在細(xì)胞里發(fā)生增殖。于是， 貝葉克林就把這種可以通過細(xì)菌過濾器、具有傳染性、可以在生物體內(nèi)增殖卻不能在體外增殖的病原體稱為病毒。這便是人類發(fā)現(xiàn)病毒的開始1 。隨后人們又發(fā)現(xiàn)了更多的“病毒”，甚至可以通過培養(yǎng)在培養(yǎng)皿中的一些細(xì)胞讓“病毒”增殖。但對于“病毒是什么”這一問題， 科學(xué)家們?nèi)愿鲌?zhí)己見。有的認(rèn)為 “病毒” 是一種化學(xué)物質(zhì)，還有人認(rèn)為“病毒”是生物體的一種寄生生物，自始至終都沒有一個(gè)統(tǒng)一的定論。隨著發(fā)現(xiàn)的病毒數(shù)量增多，有的病毒因其電荷特性也無法通過細(xì)

6、菌過濾器，“過濾性”這一特征最后被擯棄，而 多虧電子顯微鏡的發(fā)明，使得人們可以鑒定具有確定大小和形態(tài)的病毒粒子，這無疑為病毒本質(zhì)的探究提供了基礎(chǔ)條件。Part.2病毒究竟是什么？世紀(jì)初， 有一位叫做溫德爾斯坦利 ( Wendell Stanley ) 的化學(xué)家發(fā)現(xiàn)胃蛋白酶可以破壞煙草花葉病毒的感染力， 由此好奇： 病毒的本質(zhì)是否是蛋白質(zhì)？于是他從成噸重的感染花葉病的煙葉中提取病毒，并按照純化酶的方法讓病毒結(jié)晶，隨后他將病毒存儲起來，置之不理，數(shù)月后再將其溶于水中，得到的液體仍然有使健康植株患病的能力。于是斯坦利認(rèn)為，病毒是一種蛋白質(zhì)。但是，斯坦利還是犯了一個(gè)錯(cuò)誤。來自英國的科學(xué)家弗雷德鮑登(

7、Fred Bawden )和諾曼皮里( Norman Pirie ) 發(fā)現(xiàn)煙草花葉病毒提純液中含有相當(dāng)量的硫和磷，而這兩種元素在蛋白質(zhì)里少有存在但是卻存在于核酸。 1936 年，兩人發(fā)表觀點(diǎn)，認(rèn)為煙草花葉病毒是一種核蛋白。這一結(jié)論在當(dāng)時(shí)的病毒學(xué)界引起了不小的重視，隨后人們對各種病毒展開了大量的研究分析，最終達(dá)成了一致的結(jié)論：病毒是由蛋白質(zhì)與核酸構(gòu)成的。而其后十年中，人們通過不斷的反復(fù)試驗(yàn)，得出了更為重要的結(jié)論：核酸是病毒感染、致病及復(fù)制的主體。病毒是目前人類發(fā)現(xiàn)的最小的生命單位，必須要借助于宿主細(xì)胞才能開展自己的生命活動，它的結(jié)構(gòu)非常簡單（圖2），通常是由核酸與蛋白質(zhì)外殼（核衣殼）組成，有一些

8、病毒在核衣殼的外面還會有一層包膜。病毒的生命周期包括：吸附（病毒與宿主細(xì)胞表面受體結(jié)合），入侵（病毒將自身的遺傳物質(zhì)注入宿主細(xì)胞內(nèi)），合成（在宿主細(xì)胞內(nèi)合成病毒的核酸與蛋白質(zhì)），裝配與釋放 （在宿主細(xì)胞內(nèi)完成自帶病毒顆粒的組裝并釋放出細(xì)胞）2 。病毒 結(jié)構(gòu)隨著不斷的研究，人們又發(fā)現(xiàn)了類病毒和朊病毒，類病毒是一種具有感染性的單鏈RNA ，朊蛋白是一種具有感染性的蛋白質(zhì)，這兩種病毒的發(fā)現(xiàn)再次刷新了人們對于生命的認(rèn)識，類病毒和朊蛋白是目前已知的最簡單的生命形式了！更重要的是朊病毒后來被發(fā)現(xiàn)其實(shí)是由動物腦組織里的一種正常的蛋白變構(gòu)而來相信還可以誘導(dǎo)周圍的正常蛋白發(fā)生變構(gòu)從而加速組織的病變。在科學(xué)家們不

9、斷地探索下，我們會了解到更多關(guān)于病毒的未知的知識，弄清楚它們的來歷3 ， 4 。Part.3病毒與人類將走向何方？前幾日，一條新聞引起了人們的廣泛關(guān)注：有科學(xué)家發(fā)表論文稱，在西藏青藏高原冰核樣本中發(fā)現(xiàn)古老病毒存在證據(jù)，其中28 種是新病毒。然而，這已經(jīng)不是人們第一次在冰川中發(fā)現(xiàn)古代病毒存在的證據(jù)了，其實(shí)在2014 年，就有法國科研團(tuán)隊(duì)在俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)的楚科奇自治區(qū)采集到的一份凍土樣本中發(fā)現(xiàn)了一種新的巨型病毒，西伯利亞闊口罐病毒(Pithovirussibericum )，而這種史前病毒已經(jīng)在俄羅斯西伯利亞地區(qū)的凍土層中封存了3 萬多年。 科學(xué)家們利用阿米巴蟲對病毒進(jìn)行復(fù)活實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)病毒不僅被復(fù)

10、活了并且復(fù)活的病毒仍然具有感染性，可以殺死阿米巴蟲，但是對于人類來說是安全的。即便如此，我們也不得不擔(dān)心，假如冰川和永凍層因?yàn)闅夂蜃兣诨?，那么封存在其中的病毒重新蘇醒很有可能會對人類健康造成巨大的風(fēng)險(xiǎn)。這也是在預(yù)警我們，過度的開發(fā)利用大自然，不僅會威脅到其他生物的生命安全，最后也會害了人類自己5西伯 利亞 闊口 罐病 毒人們之所以懼怕病毒，是因?yàn)槲覀儼l(fā)現(xiàn)病毒能夠引起嚴(yán)重的傳染病，危害人類的健康與發(fā)展，但是真正對人類有害的病毒其實(shí)非常少。按照 病毒宿主來分類的話，病毒可以分為植物病毒、細(xì)菌病毒和動物病毒，而人類作為動物的一員，也只有一小部分病毒可以感染人類，并在人與人之間進(jìn)行傳播，比如流感病

11、毒、艾滋病毒、登革熱病毒、SARS 病毒、天花病毒等，其余大部分的病毒則只會在特定的宿主身上生活，并不會危害人類的健康。病毒學(xué)家們統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，在目前所發(fā)現(xiàn)的可以在人與人之間傳播的病毒中，有 75% 是來自于其他的動物，在人類與這些動物接觸的過程中才給病毒創(chuàng)造了入侵人體的機(jī)會。比如艾滋病毒本身是存在于黑猩猩體內(nèi)的，但它對黑猩猩并沒有什么危害，在非洲人與黑猩猩的接觸中，感染上了艾滋病毒，隨后便使得艾滋病在全世界流行；SARS 病毒是從蝙蝠傳播到了果子貍，而人類又對果子貍進(jìn)行捕食，病毒從果子貍傳播到人，最后才導(dǎo)致SARS病毒在人與人之間的傳播。我們可以發(fā)現(xiàn)其實(shí)病毒在自然宿主里是能夠與宿主和平共存的，正是我們?nèi)祟惒稓⒁吧鷦游锊抛屵@些病毒有機(jī)會跨越物種，它們可能還不能適應(yīng)新的生活環(huán)境，沒有找到合適的相處之道，所以才有了傳染病對人類的危害。或許我們應(yīng)該保持與大自然之間的距離，維護(hù)自然界的平衡，和大自然共同和平地生活在地球上，這樣才能避免病毒的跨物種傳播。而對于那些在人之間傳播的病毒，或許我們可以在野生動物與病毒的共生共存中看到我們與病毒的未來，經(jīng)歷漫長的進(jìn)化和人類的馴化，或許在未來病毒也可以與人類達(dá)到互利共生的平衡狀態(tài) 6 。人類 與病 毒的 相處Part.