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    关于病毒的那些事儿(上)

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      麦克斯韦

      科普驿站  第四十八期

      主题:关于病毒的那些事儿

      科目:生物

      难度:A2

      时间:2020.2.15

      讲师:老芭蕉

      最近受新冠病毒的影响,全国上下都笼罩在一片阴霾之中,甚至于昨天分明到了情人节,很多人也无法与心上人相见,于是今天到这里来听我科普…哦,是我想多了,你们这群单身狗压根没有对象……

      关于病毒的那些事儿(上)

      (轻点打……)

      通过这场灾难可以见得,在与病毒对抗的同时,人们不仅有对未知和死亡的恐惧,也拿出了文明科技与希望之光。


      众所周知,新冠病毒表现出前所未有的狡猾,它在漫长的生物进化中,学会如何降低自己的病死率、增强自己的传染力、延长自己的潜伏期、躲避核酸试剂的搜查,甚至使得很多人群没有任何症状。不得不说,这为人类对抗疫情造成了极大的困扰和阻碍,同时它的这种狡猾,也是它真正令我们感到担忧害怕的地方。


      对,人们畏惧它的厉害。但或许,各位并不清楚它为什么会如此厉害。在场的各位有人知道吗?


      今天我就来和各位聊一聊,什么是病毒。

      关于病毒的那些事儿(上)

      提到病毒,你的脑海中可能会联想出一些词:疾病、伤痛、死亡、肉眼不可见,但正是这些微小的病毒,影响着我们每个人的生活。不管是现在这一刻,还是放眼过去的演化史,任何动物和植物,都离不开这些微小但影响力巨大的病毒。这些病毒和我们共同拥有这颗地球。


      虽然病毒的结构很简单,往往只是一个蛋白质壳子,里面装了一点点遗传物质,但是它的数量和种类超过了今天地球上其他生物的总和。说地球是一颗病毒星球,并不过分。


      除了巨大的数量之外,病毒对人类的影响也非比寻常,甚至今天地球上的生命,都可能是在四十亿年前从病毒起源的。这部分我在后面会为你详细介绍。病毒,除了我们都知道的导致疾病外,也可以帮助我们治疗某些特定的细菌感染,甚至还可以救命。有的病毒参与改造了地球的环境。你能想象吗?人类基因组的一部分就来自感染了我们祖先的上千种病毒,甚至可以说,病毒促进了生命的诞生,影响着人类文明的进程。


      为了帮助大众了解病毒和病毒学,美国国家卫生研究院开展了一项名叫“病毒星球”的公益计划,其中有一本书就叫《病毒星球》,它的作者是卡尔·齐默。我建议各位可以去看看这本书,相信在读过这本书之后,各位能更全面地了解病毒,看到病毒是如何促成了我们今天生存的环境的。

      关于病毒的那些事儿(上)

      卡尔·齐默是一位著名的科学作家,曾为《纽约时报》《国家地理》《大众科学》等著名杂志撰写过大量科学类文章。他还出版过十几本书籍,作品曾被收入“美国最佳科学写作”和“美国最佳科学与自然写作”系列,也获得过不少写作类奖项。


      这本《病毒星球》整体分成三个部分,一共有十章,每一章的主题都是独立的。我将从病毒带来的影响出发,提炼出三个方面的重点分享给各位。


      第一,是病毒促进了生命的诞生。一些病毒的基因成为了生物体内的一部分,而且至今还在发挥着作用。


      第二,是病毒对文明的影响。人类的文明往往会被病毒改变,而病毒也可能会改变我们治疗某些疾病的方式。


      第三,是病毒帮助造就了今天的地球。病毒遍布地球的每一个角落,维持着生态的平衡,并且默默改造着地球的环境。

      第一部分


      地球上的生命到底是如何诞生的,到今天依然还没有确切的答案。有些理论认为,生命来自地球之外,是陨石或彗星,带来了最初的生命形式;也有些理论认为,生命起源于海底的酸性或碱性火山口附近。但不管是哪一种说法,都认为,地球上生命的萌芽应该只是一些结构简单的大型分子。而其中的一些大型分子,偶然地成为了最早的遗传物质,让生命体可以不断地复制自身。


      达尔文曾经将这些遗传物质称为“微芽”,就像是荷花刚刚萌芽时候的那个小尖,它们制造出一代又一代的生命来。现在我们知道,达尔文所说的微芽,就是脱氧核糖核酸,也就是大名鼎鼎的DNA。那病毒呢?病毒也能自我复制,它也有自己的遗传物质。一些病毒的遗传物质也是DNA,不过另一些病毒的遗传物质是核糖核酸,也就是RNA。

      关于病毒的那些事儿(上)

      既然病毒可以自我复制,能够繁衍出下一代来,那病毒算不算生物呢?这个问题直到现在也依然在争论中。病毒没有生物所固有的新陈代谢功能,它们更像是一小团遗传物质,包在一个小小的蛋白质壳子里四处飘荡。如果碰到合适的机会,它就寄生在特定的细胞里,病毒的外壳会被降解破坏掉,而遗传物质会篡改细胞的生产指令,让细胞制造病毒所需要的蛋白质外壳,以及更多的病毒遗传物质出来。这些遗传物质,会破坏掉被寄生的细胞,倾巢而出去感染更多的细胞。而如果没有合适的寄生机会,它就会一直飘着等待时机。


      为了达到繁衍的目的,有时候病毒需要把自己的基因和被寄生细胞的基因结合起来,在宿主的DNA上加上一段自己的DNA。大部分时候,宿主细胞在释放病毒时,会被破坏掉而死去。不过总有例外——有时候,病毒基因在和宿主细胞基因结合时会出错,无法生产出病毒来,这样细胞也就不会死亡,而是带着病毒的基因一起活下去。当细胞分裂时,病毒的DNA也会随之复制。这样,下一代的细胞中,也就同样带上了病毒的DNA。


      不过直到二十世纪六十年代时,这种情况才真正被人们观察到。当时人们发现,在鸡的遗传物质中,存在着禽白血病病毒的DNA。这说明鸡的祖先曾经被禽白血病病毒感染,但是最少有一只活了下来,不仅制服了病毒,还将病毒的DNA和自己的DNA结合到了一起,并且传递给了下一代。禽白血病病毒的DNA从此成了鸡DNA的一部分,大部分情况下变得无害,只是变成了挂在基因这辆列车上的一个小小行李而已。


      进一步的研究发现,这种情形非常常见。研究者发现了一些同时存在于人类和其他生物体内的病毒基因,这说明远在人类在演化上和这些物种分家之前,共同的祖先就已经被病毒感染。现在我们每个人的体内,都带有大概十万种病毒的基因,占到人类基因总量的8%。除此之外,还有大量病毒DNA的碎片,也被整合进了我们的DNA中。用作者的话来说,“我们的基因组中,病毒泛滥。”


      虽然在我们的基因组里病毒泛滥,但这些病毒DNA大部分都没什么用。不过也有一些病毒的基因,的确帮了大忙。比方说,在大约一亿年前,哺乳动物的祖先曾经被一种病毒感染,这种病毒的DNA会生产一种特定的蛋白质,而这种蛋白质会帮助形成胎盘。如果没有这种病毒带来的DNA,就不会有胎生动物的诞生。


      像这样的例子还有很多。本质上,生物的繁殖演化,只是一些DNA片段的排列组合和不断改变而已。生物利用病毒的DNA来帮助自己演化,是非常常见的事情。失败的生物死去了,而成功的生物开枝散叶,繁衍后代。没有诸多的病毒,也就没有现在这样丰富多彩的生命。


      我们下期再见。


      来源:每天听本书,猛犸解读,《病毒星球》。

      图片来源于网络,侵删

      【本文转载于得到app,进行整理编辑后用于耀星会的公益性科普。】

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