地球是一個(gè)擁有無數(shù)生命體,、呈現(xiàn)一片生機(jī)盎然的“綠色星球”,。而游離在眾多生命體之間的有這么一種物質(zhì),對(duì)生命體的生存和發(fā)展帶來了威脅和隱患,,這種物質(zhì)就是病毒,。 病毒在地球上的歷史非常悠久,在40億年以前地球上出現(xiàn)單細(xì)胞生物的時(shí)候,,病毒就出現(xiàn)了,,只不過單細(xì)胞生命體通過漫長(zhǎng)的演化,依靠細(xì)胞的生物功能,,經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜,、從單一功能到集成系統(tǒng)、從低級(jí)到高級(jí)的演化過程,。而病毒卻不走“尋常路”,,只依靠?jī)?nèi)部的核酸物質(zhì)和外部的蛋白質(zhì)外殼,,憑借著侵入其他生命體細(xì)胞實(shí)現(xiàn)著復(fù)制和繁衍的歷程,。 就是這種看似具備無限活動(dòng)能力和入侵威脅的病毒家族,,科學(xué)家們卻將它們視為非生命體,明明病毒和其他生命體一樣,,可以不斷地進(jìn)行著繁殖和進(jìn)化,,為什么科學(xué)家們會(huì)做出這樣的評(píng)價(jià)呢,? 要搞清楚這個(gè)問題,我們得首先審視一下“生命”的定義,。按照生物學(xué)的觀點(diǎn),,一種物質(zhì)要被歸類為“生命”,那它就必須滿足四個(gè)條件,。一是必須具備細(xì)胞結(jié)構(gòu),,二是具有自我繁殖能力,三是能夠吸收外部能量,,獨(dú)立進(jìn)行生存,,四是消耗能量。 我們一條一條看,,首先第一條病毒就不滿足,,因?yàn)椴《靖緵]有細(xì)胞結(jié)構(gòu),無論什么類型的病毒,,它們都是由一段由DNA或RNA形成的遺傳物質(zhì)加上蛋白質(zhì)構(gòu)成的物質(zhì),,沒有細(xì)胞核、沒有細(xì)胞質(zhì),、也沒有細(xì)胞膜或者細(xì)胞壁,。 第二條,病毒雖然可以復(fù)制和繁殖,,但它不是“自我繁殖”,而是只有在侵入到宿主的細(xì)胞之后,,才會(huì)利用侵入細(xì)胞中的物質(zhì)和能量,,實(shí)現(xiàn)復(fù)制和繁衍。 第三條和第四條,,顯然病毒也不滿足條件,,因?yàn)椴《驹诨顒?dòng)時(shí),根本不消耗任何能量,,在傳播時(shí)需要借助一定的媒介(比如空氣,、氣溶膠、血液,、消化液等),,當(dāng)脫離這些環(huán)境后,病毒也不能獨(dú)立進(jìn)行生存,。 基于上面的原因,,科學(xué)家們認(rèn)為,任何種類的病毒,,嚴(yán)格意義上來說都不能算作“生命體”,,頂多是介于生命體和非生命體之間的一類特殊物質(zhì),。那么,病毒為何還會(huì)發(fā)生類似生命體的變異過程呢,? 大家都看到了,,在全球肆虐已經(jīng)兩年多的新冠病毒(COVID-19),已經(jīng)發(fā)生了諸多次的大規(guī)模變異,,目前科學(xué)家們已經(jīng)從該病毒中提取到了至少15種變異毒株,,其中引發(fā)廣泛關(guān)注的主要是阿爾法、德爾塔和奧密克戎,,在此過程中該病毒種群,,在其毒性和傳染性上一直在進(jìn)行著“調(diào)整”和進(jìn)化,目前在全球包括我國(guó)影響最大的奧密克戎變異毒株,,已經(jīng)演化為傳染性很強(qiáng)但毒性較小的情形,。 與地球上其他生物一樣,病毒的變異機(jī)理,,其實(shí)就是基因的突變,。以DNA為遺傳物質(zhì)的生命體(包括病毒),其基因組都是由腺嘌呤(A),、胸腺嘧啶(T),、鳥嘌呤(G)和胞嘧啶(C)組成,而以RNA為遺傳物質(zhì)的生命體(包括病毒),,它們的基因組是由腺嘌呤(A),、尿嘧啶(U)、鳥嘌呤(G)和胞嘧啶(C)構(gòu)成,。這四種堿基,,以特定的形式構(gòu)成了DNA和RNA,成而形成了獨(dú)特的生物性狀,,病毒也不例外,。 病毒要想實(shí)現(xiàn)增殖和繁衍,就必須使它們的遺傳物質(zhì)“轉(zhuǎn)移”到新的個(gè)體之中,,這一點(diǎn)與生命體是一樣的,。但是病毒缺少必要的工具,來使自身的遺傳物質(zhì)實(shí)現(xiàn)自我復(fù)制,,必須依靠侵入宿主細(xì)胞并且劫持細(xì)胞才可實(shí)現(xiàn),。而且,只有當(dāng)病毒的外層膜蛋白與侵入對(duì)象細(xì)胞膜的糖蛋白能夠進(jìn)行物質(zhì)匹配時(shí),,才可以突破細(xì)胞膜的阻擋,,所以病毒的感染具有“專一性”。 在病毒的復(fù)制過程中,,所依賴的物質(zhì)和能量,,全部來自宿主細(xì)胞,。依靠這些物質(zhì)和能量,病毒的RNA或者DNA遺傳物質(zhì)特性,,依托復(fù)制酶的作用,,被全部轉(zhuǎn)移到新組建的遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)中,逐漸“生成”成新的病毒個(gè)體,,然后再通過特定的渠道脫離細(xì)胞,,從而轉(zhuǎn)戰(zhàn)到下一個(gè)細(xì)胞,或者脫離宿主環(huán)境,,通過特定的媒介尋找其他的宿主,。 而在遺傳物質(zhì)的復(fù)制過程中,不可能百分百地保持與原有遺傳物質(zhì)的一致性,,在病毒一次又一次復(fù)制“遺傳密碼”時(shí),,出錯(cuò)的幾率就會(huì)顯現(xiàn)出來,感染的細(xì)胞越多,、復(fù)制周期數(shù)越多,,那么出現(xiàn)這種“復(fù)制”錯(cuò)誤的可能性也會(huì)越來越大,一旦出現(xiàn)了這種情況,,那就意味著病毒發(fā)生了變異,。 由于DNA類的病毒,內(nèi)部具備一定的修復(fù)這種錯(cuò)誤的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),,而RNA病毒沒有,,所以RNA病毒的變異頻次較多,變異較快,。同時(shí),,遺傳物質(zhì)為單鏈的病毒,由于結(jié)構(gòu)比雙鏈的更為簡(jiǎn)單,,所以受外界環(huán)境的影響程度較高,穩(wěn)定性較差,,所以發(fā)生變異的幾率要比雙鏈的病毒大很多,。目前困擾全球人類的COVID-19病毒,它正好是集遺傳物質(zhì)為RNA,、單鏈結(jié)構(gòu)于一身,,變異速度自然就比很多病毒要快。 當(dāng)然,,病毒與生命體一樣,,變異也是沒有方向的,因?yàn)榛虻慕M合“出錯(cuò)”方式是隨機(jī)的,。那些能夠適應(yīng)外界環(huán)境變化的突變,,則有利于后代的存活和繁衍,,個(gè)體自然能夠繼續(xù)生存下去,還能生存得更好,。而那些不適應(yīng)環(huán)境變化的突變,,則不利于后代的生存 ,則最終被自然所淘汰,。還有更多的基因突變,,并沒有表現(xiàn)出“是好還是壞”,屬于“沉默變異”,,這些突變會(huì)與今后的變異疊加在一起,,共同決定著到底是“去還是留”。 影響和加速病毒基因突變的因素有很多,,這里既有病毒自身的因素,,也與宿主的免疫系統(tǒng)、太陽紫外線照射,、溫度和濕度等環(huán)境有關(guān),。與其他生命體不斷向著更加復(fù)雜的方向發(fā)展不同,病毒在進(jìn)化過程中,,似乎朝著更為簡(jiǎn)單,、適應(yīng)能力更強(qiáng)、感染效率更高的方向發(fā)展,。 所以,,我們必須及時(shí)對(duì)病毒的變異情況進(jìn)行密切跟蹤,通過更為快速和有效的基因測(cè)序,,才能更好地了解它們的變異機(jī)理,、感染模式、傳播途徑,,這將為我們最終打贏與病毒的戰(zhàn)爭(zhēng)贏得時(shí)間,,爭(zhēng)取更大的主動(dòng)。 |
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