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病毒那些事儿(一)
病毒:凝固的生命碎片
发布时间:2021-02-01  作者:叶盛  来源:北京科学中心  分享到:

我们知道,生命都是由细胞构成的。无论是单细胞的细菌、古菌、真菌,还是多细胞的绝大多数动植物,它们的生命活动都离不开细胞这个基本单元。然而,病毒的存在则给科学家们出了一道难题,让生命的定义变得模糊不清,因为它既像是生命,又不像是生命。

有人把细胞做了一个比喻,说它就是一条流动的生命之河。因为细胞将“生命”这个概念,圈在了细胞膜这样一道“围墙”里:墙内生机盎然,蛋白质催动着千万种生化反应,吸收利用能量,合成分解生物分子,维护复制遗传信息,有序度不断增加;墙外的世界则是生命的荒原,能量从高峰流向低谷,无序度不断增加,细胞内的能量和物质都处于流动中。

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图片细胞是座城,在细胞膜这道“围墙”里,生机盎然 (图源 :portfolios.scad.edu)

而病毒呢?我做了一个比喻,假如把这条生命之河冻成一个大冰块,然后从中敲下一小块冰来,这一小块冰就是病毒。说它是生命物质肯定没错,它是由蛋白质、核酸分子、有时还包括磷脂分子——这些全都跟细胞一样的生命物质所组成的。只不过比起细胞,病毒仅仅把承载遗传信息的核酸分子及少量对启动复制过程有用的蛋白质分子,包裹在了一层蛋白质衣壳的硬壳之中而已。有些种类的病毒还会再在外面包上一层类似细胞膜的包膜,能够起到伪装自己的目的。它可以说是一个凝固的生命碎片,因为它的内部没有能量流动,也没有物质的合成分解,不是“活着”的。

人们常常把细菌与病毒混为一谈。通过了解细菌的结构我们能知道,它的外面是一层细胞膜和一层细胞壁,后面有一个很长的鞭毛,鞭毛随着转动可以推动细菌去它想去的地方。而在它里面是有着丰富的细胞结构的,有一些细胞器,中间有一个核区,核区里存储着它的遗传物质:双链的DNA。所以细菌其实就是一个细胞,它是一个单细胞生物。

病毒绝对不是一种细菌,它比细菌要小得多,简单得多。细菌基本上就在微米(尺子上最小一格一毫米,把它再分1000份,其中的一份就是1微米)这个尺度上面,而世界上目前人类已知的最大病毒——拟菌病毒的直径仅800纳米。随着电子显微镜的发明,1939年,科学家拍到第一张病毒的照片,人类终于看到了病毒。

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第一张病毒电镜照片——烟草花叶病毒

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现代高分辨率电镜下的烟 草花叶病毒

目前已经被人类观察到并分类命名,做出了科学描述的病毒大概有5000种。5000种听起来好像很多,但实际上,据科学家估计,世界上所有病毒的种类总计可能达到100万种。

为什么会这么多?因为几乎所有的细胞生命全都能被某种病毒感染。从这个角度看,病毒必须要依靠细胞,才能够延续自己的“生命”,才能够复制更多的病毒。如果这个世界上只有病毒自己的话,它是完全无法“生存”的。


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