病毒:越了解,越迷惑

来源 :科学之谜 | 被引量 : 0次 | 上传用户:martingale
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
常见病毒

  从出生到死亡,我们无时无刻不与病毒相伴,但大多数人几乎从未亲眼见过这些陪伴我们时间最长的这种生物的样子,病毒一直蒙着神秘的面纱。更奇怪的是,对于不能独立生存,必须寄生在其他生物体内的生物,我们了解得越多,困惑就越多。

病毒种类知多少


  病毒可能是地球上最丰富和最重要的生物,它们几乎无处不在,从海洋、森林到你呼吸的空气,甚至在你体内,它们也在不停地复制和生长。病毒的数量也许远远超过天上的星星,我们估计宇宙中的恒星的数量级在1024左右,2015年有论文称,每天都有大约8亿种病毒附着在地球表面的每一平方米上,而地球表面积为5.1亿平方千米,也就是说,一天内地球上病毒的数量约有1023种。这只是我们所认识的“病毒”的数量,但事实上,我们认识的病毒种类还很少。
  2019年,多名科学家从海洋中将病毒“过滤”出来,然后通过DNA测序,将病毒DNA序列与已知物种的DNA序列进行比较,找出了195728种新病毒,这比2015年这一年我们知道的病毒种类要多将近20倍。
  即使已发现了20万种病毒,仍可能只是冰山一角,因为所使用的研究方法只能找出DNA病毒(以DNA作为遗传物质的病毒)。那些我们耳熟能详、杀伤力巨大的病毒,比如艾滋病病毒、流感病毒、冠状病毒等,它们都是以RNA作为遗传物质的病毒,这部分病毒种类有多少,目前我们还没办法估算。
  病毒也不仅仅生活在海洋中。2017年的一项研究,提供了第一張我们目前已知的所有病毒种类的分布图。除了海洋外,作者还计数了温泉、浅层地表、两极地区、污水、淡水和盐碱地等7种生态环境中的病毒数量。结果表明,海洋确实是病毒最喜欢的生存环境,但两极地区、污水和淡水中的病毒数量也并不逊色,而且许多种病毒能生存在不同的环境中。
  病毒的分布是没有国界的,想了解病毒家族的全部成员,必须要全球合作。美国加州大学戴维斯分校健康研究所的科学家在2018年提出了一项全球病毒组计划,目前已有35个国家的科学家加入了计划,他们共享着病毒的所有新发现。根据目前的数据,科学家估算,尚有160万种病毒未被发现,在这些病毒中,估计有65万~84万种病毒能够感染人体,导致人类患病。

抗击病毒新妙招


  寻找病毒当然不仅仅是为了找到病毒本身,更重要的目的是提前了解病毒,找到可能感染人类的未知病毒,阻断它们的传播,防患于未然。但是我们知道病毒有一个特性,那就是它们的变异速度非常快,有些病毒本身并不感染人类,但是一旦变异后就可能获得感染人类的能力,又或者变异后,它们的杀伤力会大大提高等。像这样的情况,仅预防是不够的,我们还要寻找杀灭病毒的方法。
  目前,临床上最常用的几类抗病毒药物为抗流感病毒药奥司他韦、抗艾滋病药物齐拉夫定和抗疱疹病毒药更昔洛韦等。病毒进入宿主细胞后,会“剪开”宿主的基因组,将自己的遗传物质“缝到”宿主基因组中,这样宿主在进行自我复制时,就会顺道复制出一大堆病毒了。而抗病毒药物正是专门抑制病毒的蛋白酶“剪刀”的,它能让病毒无法再“剪开”宿主基因组,搭上宿主自我复制的“顺风车”,大大抑制了病毒疯狂复制的能力。
病毒在七大环境中的分布情况:
弧长越长,代表该种生境中病毒种类数越多。

  虽然抗病毒药物能抑制病毒“剪刀”,但是病毒作为一种“专业寄生虫”,它也不会坐以待毙,它会不断变异,升级“剪刀”。制造出新的“剪刀”后,原有的药物就对它无效了,这正是为什么有些病人服用了多年抗艾滋病药物,仍不能根治艾滋病,甚至最终病逝的原因。最近,美国加州大学圣地亚哥分校医学院的研究人员找到了一种抗艾滋病病毒的新方法,他们发现,人类体内有一种RNA,是帮助艾滋病病毒复活和升级“剪刀”的帮凶,如果消灭这种RNA,艾滋病病毒就会休眠,不能再在人体中复制了。
  除了阻断复制,设下陷阱阻击病毒也成为了研究人员制造抗病毒药的思路,运用这个思路,英国曼彻斯特大学、瑞士日内瓦大学和瑞士洛桑联邦理工学院等地的科学家合作,开发出了一款新型广谱抗病毒药。他们用环糊精(一种小分子葡萄糖)作为药物体来吸引病毒,然后药物会完全包围病毒,撕裂病毒的蛋白质外壳,从而破坏病毒。在动物实验中,这个药物对疱疹病毒、艾滋病病毒、丙型肝炎病毒和寨卡病毒等都表现出了强大的杀伤力。

病毒的另一面


  虽然我们现在对病毒深恶痛绝,恨不得除之而后快,但其实,如果地球上没有病毒,也许人类也就不存在了。
  很久以前,病毒原本是独立生活的,但它与蓝藻“结合”后比“单身”更幸福,于是病毒放弃了独立生活的能力,它的后代们也变成了“寄生虫”。而正是因为有了病毒与蓝藻的“结合”,才诞生了现今地球上丰富多彩的生命。
  这个想法是有依据的。2004年,科学家曾在一种叫做Mimivirus的病毒的基因组内发现了一些功能为修复DNA、调控RNA翻译蛋白质的基因,这意味着这种病毒能自行完成自我复制,可能具有独立生存的能力。科学家们将该病毒基因组与其他生物进行比较,发现该病毒的“家谱”很久远,可以追溯到33亿年前,那时候地球仅存在古细菌、细菌和简单真核生物三大类,而病毒还是一个“单身汉”。
  病毒最早的“原配”就是蓝藻。蓝藻是一种没有叶绿体但能进行光合作用的原核生物,也是最早进行光合作用、释放氧气的生物。据说,地球上的氧气有四分之一是蓝藻产生的,如果没有蓝藻,地球早期的需氧生物包括人类的祖先就不会出现了,而蓝藻之所以能进行光合作用,功臣正是病毒。
  2003年,英国莱斯特大学的微生物学家玛莎·克洛基在蓝藻体内找到了一个被称为PSBA的基因,它是蓝藻进行光合作用必需的基因,这个基因很可能来源于病毒。克洛基首先对蓝藻进行了基因编辑,将PSBA基因关闭了,这样蓝藻就失去了进行光合作用的能力。之后,他又用蓝藻病毒去感染蓝藻,发现蓝藻又能进行光合作用了,而且被病毒感染的蓝藻进行光合作用的效率比未感染的正常蓝藻还要高。
  除了“孕育”生命,病毒还做了另一件好事,那就是杀死对人类有害的细菌。能杀死致病细菌的病毒——噬菌体在感染细菌后,彼此之间会通过一种由几个氨基酸组成的多肽物质进行交流,“商讨战术”,决定如何破坏细菌的免疫防线,攻击细菌。美国普林斯顿大学的生物学家巴斯勒和西尔普找到了一种原本只能攻击霍乱弧菌的噬菌体,他们改造了噬菌体的多肽,扩大了它们的“朋友圈”,现在这种噬菌体新“认识”了大肠杆菌和鼠伤寒沙门氏菌两种细菌,于是它们也能商讨针对这两种细菌的“战术”了。如果我们能掌握改造噬菌体的技术,它们将能成为新的强效“抗生素”。
  不仅是杀死致病菌,还有许多科学家发现,病毒甚至能帮助我们杀死癌细胞,一种叫做enadenotucirev的溶瘤病毒,现已在临床试验中用于治疗胰腺癌、结肠癌、肺癌、乳腺癌、卵巢癌以及前列腺癌等多种癌症。
  正如生物界中存在着交错复杂的食物网,消灭了食物网中任一环节,食物网遭受破坏,可能使整个生态系统崩溃一样,如果完全消灭了病毒,坏细菌也会失去控制,对人类产生许多危害。所以,请先放下对病毒的偏见,不要对所有的病毒“喊打喊杀”,学会与其中一些病毒共处吧。
其他文献
看过《哆啦A梦》的人,一定很难忘记里面的各种神奇工具,其中那扇能瞬间前往任意时空的任意门可算是出场率最高的了,那么我们现在的科技能不能把它造出来呢?穿越时空现在还很难,那么能不能穿越地球,一下子从地球这头去到那头呢?一道物理题  要回答这个问题,我们先用初高中的物理知识来算一道物理题吧。假设地球是一个完美球体,它的质量均匀分布,重心集中于地心,忽略地球自转的离心力和空气阻力,从北极中心打个洞直通南
期刊
如果说全球定位系统(GPS)是一项伟大的发明,你应该没有什么异议吧,智能手机上有了GPS,你可以自信地前往任何地方,好像自己本身就是一个"活地图"。但是你知道吗?除了导航之外,GPS还有不少的隐藏功能,而且这些功能具有很大的价值。GPS由一组向地球表面发送信号的卫星组成,太空中不同方位的4颗或更多颗卫星同时向你手中的接收器
期刊
现在是享受美食的时间——你的面前放着一份上好的牛扒,还有一份更昂贵的、在实验室“养”出来的牛肉。两份牛肉都散发着令人垂涎欲滴的香味,看起来都相当可口,而你只能选其中一份,你的选择是什么?大多数人可能会选前者,毕竟在大多数人的观念里,自然的才是好的。然而,随着人口数量增加,传统农业是否还能满足人类的需求?一些研究人员已经开始将农业生产搬到了实验室,利用更环保的方式生产更安全的食物,这被称为“细胞农业
期刊
世界上跑得最快的动物是什么?许多人脑海中可能会闪过猎豹在草原上奔驰的身影,这种动物能跑出30米/秒的速度,平均每秒能跑出自身体长的23倍。但是如果把体型大小考虑进来,以动物自身的体长为标准,比相对移动速度,那么一些昆虫能将猎豹远远甩在身后。让我们来见识一下这些昆虫飞毛腿。跑步也要换挡的蟑螂  夜深人静的时候,打开厨房的灯,蟑螂像是被突然发现的小偷,还没等你动手,它就已经快速逃离了。蟑螂移动速度之快
期刊
摘要:牛仔面料深受广大消费者喜爱,牛仔过度消费和生产导致资源浪费和环境污染。运用形式美法则对废弃牛仔面料进行二次设计,充分利用废弃牛仔,减少不必要的浪费和污染。  关键词:牛仔面料;二次设计;保护环境  牛仔布,亦有音译作丹宁布,是一种棉质粗身的粗纱布。牛仔布本来只有蓝色,最初只是用来当帆布用,随着科学技术的发展,现已有多种不同的颜色,可用来制作不同的单品。牛仔面料所制的单品充斥这我们的生活,废弃
期刊
這个年头,对于那些等待器官移植的人,真是太不容易了。且不说捐献器官的人不多,好不容易捐来的器官,又可能不合格。比如在英国,很大一部分捐献的肝脏,是脂肪肝。所谓脂肪肝,就是肝细胞积累了过多的脂肪。肥胖的人十之八九患有脂肪肝。脂肪肝是不能用于肝脏移植的,最后一般都一扔了之。  但是,如果让脂肪肝在体外“减肥”呢?减完肥不就可以用了?没错,英国一个研究小组已开发出一种方法,能有效地让脂肪肝快速减肥。  
期刊
雄性白岭鸟全身覆盖着雪白的羽毛,它有着一双黑眼睛,嘴巴是暗银色的,嘴巴上面还挂着一根由黑白两色点缀的粗羽毛。雄白岭鸟长着一幅绅士的外表,不过它的声音一点也不绅士,因为雄白岭鸟不久前被生物学家授予了“叫声最响的鸟”的头衔。震耳欲聋的叫声  白岭鸟主要栖息在南美洲亚马孙森林。只有雄性白岭鸟才会叫喊,而雌性白岭鸟不仅不会叫喊,嘴巴上也没有黑白点缀的粗羽毛。雄鸟“叫喊”的时候,它会先突然鼓起喉部,这就好像
期刊
传说,在地球上有一些通往地狱的通道,潘提里洞可能是其中之一。自帶神秘感的山洞  公元5世纪,人们在希腊雅典郊区的潘提里山开采巨石,这些巨石用于建造雅典卫城和帕台农神庙这样的庞大建筑。  一天,人们如往常一样采石,随着石块滑落,一个小洞口出现在了岩壁上。起初大家都不在意,照常开采洞口周围的石块,结果之前的小洞口变成了大洞口,他们把小洞口周围的石块清理之后,一个几米高的洞口赫然出现在眼前。更让人惊奇的
期刊
我们有时会在新闻上看到消防员牺牲的故事。为了救火和拯救被困住的人们,消防员不得不冒着生命危险接近大火,或冲进火海。幸运的是,一大批新的灭火设备正在路上,有了它们的帮助,未来消防员的死亡率会大大降低。无人机“开路”  森林火灾可以说是最危险的火灾之一。由于“热空气向上升”的原理,森林火灾上空的空气温度会异常高,最高可达上千摄氏度,这样高的温度足以“烧毁”大多数探测飞行器;而且高温空气的范围会比着火的
期刊
智利的阿塔卡玛沙漠,是世界上最干燥、紫外线辐射最强的地区之一,有些地方据称已经数百万年从未下过雨了。在沙漠腹地,更是寸草不生,动物也不见踪影,被认为是死亡地带。  然而,2008年,美国微生物学家迈克尔·古德费洛在阿塔卡玛沙漠腹地采集了一些土壤样本。他把这些样本带回实验室之后,居然培养出了多种细菌——看似毫无生气的阿塔卡玛沙漠居然暗藏生机!  普通人可能会感叹,这个发现真神奇!但是科学家却认为,恶
期刊