人类与病毒的battle与共存 | 科学小馆儿
一场全球性的病毒大流行,几乎颠覆了人们之前的生活方式,也让病毒这种特殊的生命体,在我们的生活中刷足了“存在感”。尽管病毒是生命不可避免的一部分,但是大多数人仍对它知之甚少,今天,就让我们一起来了解一下吧!
比星星还多的病毒
说起生活中遇到过,或是听说过的病毒,每个人都能列举出几种。但要问世界上一共有多少病毒?很多人却没有明确的概念。
那么,在我们生活的蓝色星球上,究竟有多少病毒存在呢?
科学家们估算得出,地球上至少有1031个病毒颗粒,远超宇宙中恒星的数量(约为1024)。正如世界著名的科普作家,卡尔·齐默在他的科普作品《病毒星球》中描述的那样,“地球就是一颗病毒星球”。
千呼万唤始出来
病毒不仅存在于每一个角落,还是一种非常古老的生命体,早在东汉时期的典籍中,就已经有了对天花病毒感染病例的记载。然而,人类认识病毒的历史却只有一百多年的时间。
1892年,俄国生物学家伊凡诺夫斯基在对烟草花叶病进行研究时发现,染病的烟草叶提取液在过滤后仍然具有感染能力。然而,受当时细菌致病论的主流氛围影响,他并没有意识到病毒的存在,而是认为这一现象是由细菌分泌的毒素引起的。
正常(左)和患有烟草花叶病的(右)的烟草叶片
1898年,荷兰微生物学家贝杰林克在经过反复实验验证后指出,烟草花叶病是由一种细小到无法用普通显微镜观察,有别于细菌的有机体导致的,并将其命名为病毒(Virus)。有了正式的命名之后,研究者们陆续分离发现了多种病毒,但由于缺乏能够观察病毒的技术手段,人们依然不知道病毒究竟是一种怎样的生物。甚至有学者认为,病毒的本质就是一种蛋白质。
之后,英国学者鲍登和皮里在烟草花叶病毒的提取液中发现了核酸的存在,至此,科学界终于得出统一的结论:病毒是由蛋白质和核酸共同构成的,而核酸是病毒具有感染性的主要原因。
电子显微镜下的烟草花叶病毒
而直到电子显微镜诞生后,德国科学家考施才第一次在电镜下直接观察到了烟草花叶病毒的“真容”——一种直径15纳米,长300纳米的长杆状颗粒。
病毒由蛋白质外壳和里面包裹的一种核酸(DNA或RNA)组成,不具有细胞结构,更没有功能复杂的器官和系统,与其他生物相比,更像一种结构简单的拼接玩具,却能在入侵活细胞后进行增殖、进化等生命特有的活动。可以说,这一发现颠覆了当时教科书对生命的定义。
不是所有的病毒都会感染人类
不管是每年“定期骚扰”的流感病毒,让人闻之变色的艾滋病病毒,感染后发病就必死无疑的狂犬病毒,还是依然在不停为我们的生活增加麻烦的新冠病毒……细数起来,我们似乎生活在一个充满病毒的世界里。
不过,并不是所有的病毒都会感染人类,实际上,病毒对于自己感染的细胞十分“挑剔”,每种病毒的蛋白质外壳表面都有一种特别的受体结合蛋白,只有当细胞表面长有能与这种结合蛋白相结合的受体时,病毒才能感染宿主细胞,将遗传物质释放到细胞内部进行复制。根据宿主的不同,病毒可以被分为动物病毒,植物病毒,以及专门感染微生物的微生物病毒。
而且,不是所有的病毒都对人体有害,有研究指出,人体表面和体内的病毒数量约为细菌数量的10倍,光是肠道中就生活着超过14万种病毒,不过其中大多数都能在不致病的情况下与人类共存。不仅如此,病毒在生物防治和基因工程等领域也发挥了不可替代的作用。
每个人体内都有“病毒”
更让人想不到的是,即使一直生活在完全没有病毒的环境中,我们体内也有着无法抹除的病毒痕迹,这是来自古老病毒基因组的残余,约占人体基因组DNA的8%,随着研究的深入,科学家们发现,这些来自病毒的基因残余,对于人体肝细胞的多能性及发育有着十分重要的作用。
而许多病毒在感染不同物种的同时,也把DNA片段在不同的物种间进行传递,为生物进化提供了新的遗传物质。
人类与病毒的搏斗仿佛是一场永无止境的斗争,然而,随着研究的不断深入,也有科学家开始考虑,人类应该如何与病毒在这个地球上和平共处。
正如全球病毒项目组科学家所说,“当你考虑每一种动物、植物和微生物如何在进化过程中被塑造时,都必须考虑微小而强大的病毒所发挥的影响作用。”或许,到了多年以后,人们再来看这场由新冠病毒导致的世界性疫情,会与现在的我们有不同的感悟……
创作团队:中国科技馆新媒体团队
审核专家:首都医科大学北京同仁医院呼吸内科副主任医师 顾海彤
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