導(dǎo)讀：在病毒的世界里，站在生命舞臺中央的，仍然是RNA,。

生命的法則（之二）

病毒的奧秘

文 | 立峰

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生命是什么,？用生命的兩個基本特征，我們就能給出最簡潔的回答：

1,、以持續(xù)的能量輸入,，維持新陳代謝等各種生命活動，即生命以負(fù)熵為生,；(見上篇生命的法則（之一） 生命是什么,？)

2、帶有某種遺傳物質(zhì),，并能夠進(jìn)行自我復(fù)制,、生殖繁衍。(此乃本文重點)

而說到遺傳物質(zhì),，我們憑借常識就能說出DNA和RNA,。但兩者之間，除了表面的不同,，真正區(qū)別究竟在哪里呢,？

要知道除了病毒以外，地球上所有生物的遺傳物質(zhì)都是DNA,。所以,，要說清楚RNA究竟是何方神圣，我們就不得不從病毒Virus,，這個令人談之色變的新晉網(wǎng)紅說起,。

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提到病毒，我們腦海中常會出現(xiàn)疾病,、死亡等令人沮喪的詞匯,，即便病毒小到根本無法被感知，它卻與人類的生存,、演化密不可分。無論是在現(xiàn)在這個特殊的時刻,，抑或放眼地球的生命演化史,、及整個人類歷史，病毒都扮演了無比重要的角色,?？梢哉f病毒與人類，共同擁有著現(xiàn)在的地球,。

病毒對人類的影響非比尋常,，它除了品種繁多、數(shù)量巨大外，也是地球上最古老的生物,，甚至今天所有地球生命,，都極有可能是在大約40億年以前，起源于病毒的,。

2011年,，科普作家卡爾·齊默Carl Zimmer，應(yīng)美國國家衛(wèi)生研究院NIH的“病毒星球計劃”公益活動之邀,，整合了全球的病毒學(xué)研究成果,，寫了一本《病毒星球》，也為大眾打開了一扇重新認(rèn)識生命的窗口,。

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自文明誕生之初,，就有著一代代的哲人學(xué)者，孜孜不倦地探索著生命的奧妙,。那么,，在生命與非生命之間，是否真的存在著一條涇渭分明的界線呢,？

歷史上人們對這個問題的答案,，也許一直是肯定的，直到俄國生物學(xué)家伊萬諾夫斯基1892年,，在研究煙草花葉病時,，第一次得知了比細(xì)菌要小很多的煙草花葉病毒的存在。

自從發(fā)現(xiàn)病毒,，生命與非生命的界線,，也變得日益模糊起來。

我們要了解病毒,，弄明白它究竟是不是生命,，最好的辦法是找一個參照物——細(xì)菌。也許很多小伙伴,，壓根兒就不清楚病毒與細(xì)菌的區(qū)別,，這個辦法，也便于我們對兩者都能有一個大致的認(rèn)識,。

1,、病毒的結(jié)構(gòu)十分簡陋，就是在一個蛋白質(zhì)外殼里,，裝了點兒遺傳物質(zhì),，即DNA、或RNA,；

然而在自然界,，即便最簡單的單細(xì)胞生物,，比如細(xì)菌，都有著完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu),，在細(xì)菌的細(xì)胞核里,，藏有它的遺傳物質(zhì)DNA。

也就是說,，病毒相比于細(xì)菌,，這種最簡單的、具有整套細(xì)胞結(jié)構(gòu)的單細(xì)胞生物,，其結(jié)構(gòu)和裝備,，都要簡陋和寒磣得多。

2,、病毒實在是太小了，它的直徑只能以納米來衡量,，是一種分子級別的存在,；而細(xì)菌卻是單細(xì)胞生物，屬于微米級別,。一個病毒的大小,，僅是細(xì)菌的1%～0.1%。

如果把細(xì)菌看成一個體重100斤的女子,，那么病毒就是她手里的一個甜瓜或幾個香蕉,。

以艾滋病毒為例，如果把全世界所有艾滋病毒收集在一起,，恐怕只有一湯匙那么多,；而若是把世界上所有的病毒，全都裝進(jìn)原油桶中,，大概也只能裝滿10桶,。因為病毒的個頭實在是太小了。

圖片來源 知名科普類博主 柴知道 

正因為病毒既沒細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu),，其個頭與細(xì)菌相比,，又過于微不足道，所以用可以殺滅細(xì)菌的抗生素,，來對付病毒,，會完全不起作用。事實上,，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)在病毒面前，至今都沒有任何真正有效的藥物,；而要戰(zhàn)勝侵入人體,、興風(fēng)作浪的病毒，能夠指望的，只有人體自身的免疫力,。

但病毒的個子雖小,，其數(shù)量和種類卻毫不遜色，據(jù)《病毒星球》統(tǒng)計,，病毒的種類和數(shù)量,，都超過了今天地球其他生物的總和。

3,、病毒是一種介于生命和非生命之間的東西,，模糊了生命的邊界。自從發(fā)現(xiàn)病毒,，人類才發(fā)現(xiàn),，原來生命與非生命之間，并不總是那么涇渭分明,。

如果說病毒是非生命,，因為當(dāng)病毒顆粒飄散在空氣中時，它就跟灰塵差不多,，完全沒有生命跡象,。此時的病毒，即無法利用環(huán)境中的能量,，進(jìn)行新陳代謝,，更沒能力進(jìn)行復(fù)制和繁衍，所以很難說它是一種生命,。

但病毒有時候又是生命,。當(dāng)一個病毒如愿以償、入侵了宿主細(xì)胞,，就會立刻活躍起來,，爭分奪秒地利用宿主細(xì)胞中的能量和原材料，復(fù)制自己的遺傳物質(zhì),，并用遺傳物質(zhì)來指導(dǎo)新蛋白質(zhì)的合成,。

只有成功入侵宿主細(xì)胞，病毒能才呈現(xiàn)生命現(xiàn)象,，不斷“生兒育女”,、復(fù)制出無數(shù)一樣的病毒，并伺機(jī)侵入其它細(xì)胞,、繼續(xù)繁殖,。而當(dāng)新病毒組裝完成后，如果沒有遇上合適的條件,，它們同樣會回到非生命的狀態(tài),，等待合適的宿主細(xì)胞,、伺機(jī)而動。

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病毒與其它生物相比,，還有個根本區(qū)別,，即病毒的遺傳物質(zhì)并不總是DNA，而經(jīng)常是RNA,。

今天的地球上,，除病毒以外的所有生命形式，無論動物,、植物,、細(xì)菌、真菌,，全都是以DNA作為遺傳物質(zhì)的,。

原因很簡單，同為遺傳物質(zhì),，RNA是原始的單鏈結(jié)構(gòu),，進(jìn)行自我復(fù)制時，錯誤率較高,；而DNA的雙鏈結(jié)構(gòu),，則有著較強(qiáng)的穩(wěn)定性，自我復(fù)制才不容易出錯,，從而保證了基因向后代傳遞的準(zhǔn)確性,。

相比于古老的RNA，DNA復(fù)制時的錯誤率大大降低,，顯然是一種很大的進(jìn)步,。

但在病毒的世界，以RNA作為唯一遺傳物質(zhì)的情況,，卻相當(dāng)普遍,。可見,，病毒本身就是種最原始,、最古老的東西。而我們在現(xiàn)實當(dāng)中,，遇到的那些琢磨不定,、容易變異的病毒，都是RNA病毒,。

正因為這些病毒變異性強(qiáng),、穩(wěn)定性差，所以才如此地難以對付,，就連現(xiàn)代醫(yī)學(xué)都對它們束手無策,。令人頭疼的RNA常見病毒有,，流感、禽流感,、艾滋病、登革熱,、埃博拉,、SARS、MERS,，以及正在蔓延全球的Corona Virus等等,，它們始終變化多端、捉摸不定,。

前不久“中科院西雙版納熱帶植物園”網(wǎng)站發(fā)表的一篇論文表明,，僅短短兩個多月，該病毒就已經(jīng)演化出了好幾代新的毒株,。

病毒RNA在復(fù)制過程所產(chǎn)生的錯誤,，使得病毒只需積累短短幾代，就能演化出完全不同的遺傳信息,。因此,，病毒在很短時間內(nèi)，就能夠適應(yīng)環(huán)境,、獲得更多生存機(jī)會,。RNA病毒的這個特點，反而成為了它獨特的生存優(yōu)勢,。

比如幾乎每年都會光顧各國的流感病毒,，正是RNA復(fù)制時的高錯誤率，使得流感病毒的特征總是處于變化之中,。于是,，人體的免疫細(xì)胞，每次遇上以新面目出現(xiàn)的流感病毒,，總是顯得顧此失彼,、疲于應(yīng)付。而反過來,，病毒卻獲得了很強(qiáng)的適應(yīng)性,。

這也正是諸如流感、禽流感,，以及Corona Virus等等RNA病毒,，隔三差五，就又回到人群之中興風(fēng)作浪的原因,。因為,，病毒的這種快速變異性,，給病毒疫苗、以及抗病毒藥物的研制,，大大增加了難度,。

相比之下，DNA病毒的種類卻十分有限,，常見的有：天花病毒,、乙肝病毒、噬菌體等,。因為DNA的雙鏈結(jié)構(gòu)遺傳物質(zhì),，讓病毒性狀也顯得超級穩(wěn)定。

比如天花,，就是種相當(dāng)古老的病毒,，最早關(guān)于天花的記錄，出現(xiàn)在古埃及,。有人在公元前12世紀(jì)的埃及法老拉美西斯五世的木乃伊上,，發(fā)現(xiàn)了疑天花皮疹的跡象。

而15世紀(jì)末,，歐洲人踏上美洲大陸時,，也順便帶去了天花病毒，無意中借助天花等傳染病,，在一百多年里,，就殺死了原住民人口的95%。而在世界范圍內(nèi)死于天花的人口,，累計超過十億,。

1798年，英國醫(yī)生愛德華·詹納Jenner從擠奶女工身上發(fā)現(xiàn),，人對天花和牛天花兩種病毒,，是交叉免疫的，而人感染牛天花時,，只有些輕微的癥狀,。這個重大發(fā)現(xiàn)，催生了天花疫苗的發(fā)明,。即,，在人身上接種牛天花病毒，以激活人體特定的免疫反應(yīng),，使接種者從此獲得對天花病毒的終生免疫力,。這便是我們早年常見到的“種牛痘”。

對付細(xì)菌入侵，人們可以使用抗生素來殺死細(xì)菌,，但一旦面臨病毒的攻擊,，人類卻總是束手無策；唯一的辦法,，就是激活人體內(nèi)的特定抗體,、加以對抗。所以,，以目前我們有限的醫(yī)療手段,，最多只能是抗病毒，而遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法殺死病毒,。

1979年，WHO宣布天花在世界范圍被徹底消滅,。而天花,，這種年代久遠(yuǎn)、殺人無算的病毒,，之所以能夠被人類徹底征服,，因為它看似兇悍、卻存在太多缺點：

1,、天花病毒只存在于人體,，所以只要它在人群中被消滅，就可以被認(rèn)為滅絕,。而有許多病毒如Sars,、禽流感，同時存在于動物體內(nèi),，所以只要相應(yīng)的寄生動物存在,，病毒就永遠(yuǎn)無法被徹底消滅。

2,、天花病毒是DNA病毒,，超級穩(wěn)定、千年不變,，因而成了個可以被瞄準(zhǔn)的固定靶,；所以，凡得過天花的人,，一旦病好,，都將獲得終身免疫。

3,、天花病毒還有個豬一樣的隊友,，就是牛天花。詹納醫(yī)生由此發(fā)明了針對性的,、簡單有效的免疫方法,，接種牛痘,，而得以徹底杜絕病毒產(chǎn)生的威脅。

因此,，能剿滅天花病毒,，并非因為人類發(fā)明了對付病毒的特效藥，而只是發(fā)明了特定疫苗,，有效激活了人體自身的特異性免疫力,。

雖然天花在世界范圍內(nèi)被消滅，但人類在同病毒的戰(zhàn)爭中,，依然危機(jī)四伏,、前途未卜。像天花病毒這樣的缺心眼兒DNA病毒,，畢竟是極少數(shù),，能戰(zhàn)勝它也完全是一種僥幸。

現(xiàn)在困擾人類的大部分病毒,，都是RNA病毒,，變異性極強(qiáng)。比如流感病毒,。幾乎每年卷土重來的流行性感冒,，是一種劇烈的傳染病，嚴(yán)重的會導(dǎo)致死亡,。全世界最著名的一次流感大爆發(fā),，就是1918年的西班牙大流感，在當(dāng)時世界18億人口當(dāng)中,，有30%被感染,，導(dǎo)致了超過5000萬人的死亡。而時下正在肆虐全球的Corona Virus,，也是一種RNA病毒,，同樣極難對付。

因為RNA的天生缺陷,，幾乎全部的地球生物,，都放棄了用它來作為自己的遺傳物質(zhì)，而選擇了更穩(wěn)定,、也更精確的DNA,。

但反過來，穩(wěn)定的DNA天花病毒被消滅了,，而渾身缺點的RNA病毒——這個地球最初的生命形態(tài),，卻生機(jī)勃勃地存在了幾十億年，甚至將與地球生物同生共死，繼續(xù)著貓捉老鼠的游戲,。

在病毒世界里,，站在生命舞臺中央的，仍然將是——RNA,。