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相愛相殺“三千年” 從未知到發(fā)現(xiàn)人類和病毒的愛與恨

2020-04-29 16:43:28 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(duì)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(duì)“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(duì)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?

人類歷史上找到的第一個(gè)天花病患者

考古學(xué)家們挖出三千年前被制作成木乃伊的拉美西斯五世,他的身上還有著天花發(fā)作過的痕跡,這是。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(duì)這一病原體的研究才漸漸明朗了起來。

19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。

細(xì)菌致病說

由于在當(dāng)時(shí)的醫(yī)學(xué)界占據(jù)主流,通過科赫法則(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。

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??赡苁鞘墚?dāng)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(Martinus Beijerinck)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。

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)。

為了進(jìn)一步探索濾液中具有感染力的東西究竟是什么,他將濾液稀釋后再進(jìn)行感染,結(jié)果發(fā)現(xiàn)稀釋后的濾液對(duì)健康煙草的感染情況與未稀釋組相比并沒有明顯差異,因此他相信

他得出結(jié)論這種致病因子只能在細(xì)胞里發(fā)生增殖。

緊接著他又將患病煙草濾液與健康煙草濾液或者蒸餾水混合,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

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(duì)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。

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)的病毒粒子了

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)菌過濾器,“過濾性”這一特征最后被擯棄,而,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?

胃蛋白酶可以破壞煙草花葉病毒的感染力

20世紀(jì)初,有一位叫做溫德爾·斯坦利(WendellStanley)的化學(xué)家發(fā)現(xiàn),由此好奇:

病毒是一種蛋白質(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(chǔ)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,。

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

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(Fred Bawden)和諾曼·皮里(Norman Pirie)。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(duì)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:。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

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(dòng),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,有一些病毒在核衣殼的外面還會(huì)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]。

類病毒和朊病毒

隨著不斷的研究,人們又發(fā)現(xiàn)了,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(duì)于生命的認(rèn)識(shí),更重要的是朊病毒后來被發(fā)現(xiàn)其實(shí)是由動(dòng)物腦組織里的一種正常的蛋白變構(gòu)而來的,因此它可以成功逃脫免疫系統(tǒng)的防守,同時(shí)這種病變的蛋白還可以誘導(dǎo)周圍的正常蛋白發(fā)生變構(gòu)從而加速組織的病變。相信在科學(xué)家們不斷地探索下,我們會(huì)了解到更多關(guān)于病毒的未知的知識(shí),弄清楚它們的來歷[3,4]。

Part.3

病毒與人類將走向何方?

西伯利亞闊口罐病毒(Pithovirus sibericum),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。

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,科學(xué)家們利用阿米巴蟲對(duì)病毒進(jìn)行復(fù)活實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)病毒不僅被復(fù)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(duì)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(huì)對(duì)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(huì)威脅到其他生物的生命安全,最后也會(huì)害了人類自己[5]。

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(duì)人類有害的病毒其實(shí)非常少。

病毒宿主

按照來分類的話,病毒可以分為,而人類作為動(dòng)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(huì)在特定的宿主身上生活,并不會(huì)危害人類的健康。

有75%是來自于其他的動(dòng)物

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,,在人類與這些動(dòng)物接觸的過程中才給病毒創(chuàng)造了入侵人體的機(jī)會(huì)。比如艾滋病毒本身是存在于黑猩猩體內(nèi)的,但它對(duì)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(duì)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?dòng)物才讓這些病毒有機(jī)會(huì)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(duì)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(duì)于那些在人之間傳播的病毒,或許我們可以在野生動(dòng)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]。

Part.4

結(jié)語

回顧歷史我們可以發(fā)現(xiàn),在人類文明的發(fā)展路程中,一直都有病毒的身影,病毒導(dǎo)致一次又一次傳染病的肆虐,而人類則一次又一次憑借著智慧找到戰(zhàn)勝疾病的方法,每一次人類與病毒的對(duì)抗無疑都在推動(dòng)著人類文明的進(jìn)步。

我們與病毒共同生活在地球上,共享著地球上的資源,難免會(huì)發(fā)生一些碰撞,在不斷的碰撞中,人類與病毒都在學(xué)習(xí)和進(jìn)化,或許在不久的將來我們便能夠與病毒和平共存甚至是互利共生……

標(biāo)簽: 相愛相殺三千年 人類和病毒