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地球上的任何生命體,，無論是單細(xì)胞還是多細(xì)胞,，微生物、植物還是動(dòng)物,，都需要面臨一個(gè)共同的問題,，那就是生存和繁衍,。 相較于其他生命體，病毒的結(jié)構(gòu)更為簡單,。為了實(shí)現(xiàn)更加高效,、快速的傳播，病毒在結(jié)構(gòu)上舍棄更多的部分,，僅由蛋白質(zhì)與一個(gè)核酸分子構(gòu)成,。故而，它們不能像其他生命體一樣,，直接或間接從自然環(huán)境中獲取能量和營養(yǎng)物質(zhì),，那它們又是如何在長達(dá)億萬年的時(shí)間里生生不息地繁衍的呢？  在前文談及病毒的起源時(shí),，曾提到一種發(fā)現(xiàn)更早的微生物,，那就是細(xì)菌。細(xì)菌有兩種生存方式： 一種是自養(yǎng),， 即以周圍的無機(jī)碳水化合物 ( 如二氧化碳,、碳酸鹽 ) 作為碳源，以無機(jī)的氮,、氨或硝酸鹽作為氮源,，合成菌體所需的復(fù)雜有機(jī)物質(zhì)； 另一種則是異養(yǎng),， 主要通過寄生或腐生,，也就是依賴現(xiàn)成的有機(jī)物來生存。而在繁殖方式方面,，細(xì)菌主要是以二分裂的方式進(jìn)行無性繁殖 , 個(gè)別細(xì)菌如結(jié)核分枝桿菌可以通過分枝方式繁殖,。 盡管病毒和細(xì)菌的個(gè)頭都非常小，但它們在生存和繁衍方式方面卻截然不同,。 病毒的生存之道 病毒在億萬年的進(jìn)化過程中,，已經(jīng)形成了一套獨(dú)特的能量獲取方式，就是通過感染細(xì)菌或細(xì)胞,，利用其成分來實(shí)現(xiàn)生存和復(fù)制的目的,。而且，從嚴(yán)格意義上來說,，病毒是一種介于非生命體與生命體之間的特殊生物體,，只有進(jìn)入宿主細(xì)胞內(nèi)，才具有生命力,。 病毒要感染宿主,，首先要找到適宜的宿主,，因?yàn)椴⒎撬屑?xì)菌或細(xì)胞都能被感染,，病毒需要通過病毒膜蛋白去識別,，并與宿主的表面受體蛋白結(jié)合。這就好比門鎖和鑰匙的關(guān)系一樣,，擁有匹配的鑰匙的病毒才能打開宿主細(xì)胞的這道門,，從而進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，這就是病毒的宿主特異性,。 比如 噬菌體是一類只侵襲細(xì)菌,、真菌、藻類,、放線菌或螺旋體等微生物的病毒,，具有嚴(yán)格的宿主特異性，對人體或其他動(dòng)物細(xì)胞則基本無害,。 當(dāng)病毒的吸附器官和宿主細(xì)胞表面受體結(jié)合后,，通過一系列的化學(xué)反應(yīng)，打開細(xì)胞膜上的特殊通道,，然后將遺傳物質(zhì)釋放入細(xì)胞內(nèi)部,，這個(gè)結(jié)合點(diǎn)和通道通常被稱為“靶點(diǎn)”。我們所熟知的新冠病毒和SARS病毒,，其靶點(diǎn)都是一種叫作“血管緊張素轉(zhuǎn)化酶 -2”的蛋白,，這種靶點(diǎn)在內(nèi)皮細(xì)胞的細(xì)胞膜上分布較多。  如果我們把細(xì)胞或細(xì)菌比作一臺(tái)機(jī)器,，那么這就是一臺(tái)結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜的機(jī)器,，其內(nèi)部有著不同的功能分區(qū)，既可以進(jìn)行新陳代謝,，又可以完成某些功能結(jié)構(gòu)的制造,，從而表現(xiàn)出生命活動(dòng)。當(dāng)病毒進(jìn)入細(xì)胞后,，它會(huì)利用細(xì)胞的這些功能,，將其改造成一座病毒的加工廠。 它會(huì)釋放出基因鏈,，篡改細(xì)胞核中原有的基因,，達(dá)到發(fā)號施令的目的。它會(huì)讓細(xì)胞按照“圖紙”,，制造出更多的“零部件”,，然后不斷組裝成與自身一模一樣的新病毒，這就是病毒繁衍的過程,。 當(dāng)病毒數(shù)量達(dá)到一定量時(shí),，細(xì)胞工廠基本也被耗竭了，病毒會(huì)發(fā)令讓細(xì)胞膜破潰,，無數(shù)的病毒得以釋放出來,，尋找新的細(xì)胞作為宿主,。 病毒的生命進(jìn)化 如果病毒在自我復(fù)制過程中是一成不變的，那么,，新型病毒又是如何產(chǎn)生的呢,？ 病毒在細(xì)胞內(nèi)繁殖，從理論上來說,，制造出的病毒和作為模板的病毒應(yīng)該是一致的,，但病毒的基因組在其增殖過程中不是一成不變的，而是時(shí)時(shí)刻刻都自動(dòng)地發(fā)生突變,，新病毒也是出現(xiàn)在這個(gè)過程中,。其中，大多數(shù)的突變是致死性的,，只有少數(shù)變異種類的病毒能夠生存下來,。而且，多數(shù)病毒的變異是中性的,，變異前后其致病力不會(huì)大幅增強(qiáng),，也不會(huì)大幅削弱，只有在少數(shù)情況下會(huì)表現(xiàn)為毒性增強(qiáng),。 那么,，病毒變異又是如何發(fā)生的呢？病毒的遺傳密碼或基因組主要集中在核酸鏈上,，只要核酸鏈發(fā)生任何的變化都會(huì)影響它們后代的特性表現(xiàn),，一個(gè)病毒粒子要增殖幾百萬次，這些都給發(fā)生突變制造了機(jī)會(huì),。 其中,，首要原因是基因組中核酸堿基順序發(fā)生了化學(xué)變化。病毒復(fù)制中的自然突變率為10-5～10-8,，而各種物理,、化學(xué)誘變劑可提高突變率，如溫度,、射線,、5-溴尿嘧啶、亞硝酸鹽等的作用均可誘發(fā)突變,。 次要原因就是基因重組,。當(dāng)兩種有親緣關(guān)系的不同病毒感染同一宿主細(xì)胞時(shí)，它們的遺傳物質(zhì)發(fā)生交換,，結(jié)果產(chǎn)生不同于親代的子代,。 例如，高致病性禽流感病毒和人類流感病毒可以通過這種方式產(chǎn)生病毒，也就是高致病性人禽流感病毒,。此外,，還有基因產(chǎn)物的相互作用。比如,，兩種病毒混合感染后,，其中一個(gè)病毒的基因組偶然裝入另一病毒的衣殼內(nèi),，或裝入兩個(gè)病毒成分構(gòu)成的衣殼內(nèi),，發(fā)生表型混合。  H5N1 禽流感病毒 當(dāng)然,，病毒的自然變異是非常緩慢的,，但這種變異過程可通過外界因素的強(qiáng)烈刺激而加快。冠狀病毒屬于容易發(fā)生變異的種類,，它是一種單鏈RNA病毒,，與雙鏈的DNA不同，單鏈RNA病毒沒有氫鍵的固定,，這就導(dǎo)致RNA類病毒在外界環(huán)境的刺激或自身因素下更容易發(fā)生變異,。例如，新冠病毒是冠狀病毒家族中的一員,，傳播至今已經(jīng)出現(xiàn)4000余種變異毒株,。 病毒的傳播途徑與方式 病毒主要分為122科，35亞科,，735屬,，多數(shù)具有傳染性。按照宿主分類,，可分為動(dòng)物病毒,、植物病毒、昆蟲病毒和真菌病毒,，其中與人類疾病相關(guān)的是動(dòng)物病毒,。2013年美國微生物學(xué)會(huì)刊載的一項(xiàng)研究表明，能夠感染哺乳動(dòng)物的病毒至少有32萬種,，其中近七成有可能會(huì)感染人類,。此外，每年科學(xué)家們還會(huì)發(fā)現(xiàn)3到4種新型病毒,。 病毒在人群間傳播需要具有三個(gè)基本條件,，即傳染源、傳播途徑和易感人群,。傳染源是指可以使人類患病的病毒的主要來源,，包括病毒感染的患者、病毒攜帶者、與傳染源有過直接接觸并被污染的水源或食物等,。例如,，諾如病毒的傳染源既可能是感染者，也可能是被感染者污染的食物或水,，還可能是感染者的嘔吐物或排泄物,。 此外，病毒感染可以有一種或多種的途徑,，不同的傳播途徑有各自的特點(diǎn),，病毒傳播途徑的不同也在一定程度上影響了傳染性的大小。歸納起來,，主要包括呼吸道傳播,、消化道傳播、血液傳播,、接觸傳播,、母嬰垂直傳播和皮膚傳播等途徑。 呼吸道傳播的過程是病毒通過空氣,、飛沫或皮屑途徑傳播,，包括流感病毒、新冠病毒,、鼻病毒,、麻疹病毒、腮腺炎病毒,、腺病毒,、腸道病毒和部分EB病毒以及水痘病毒等在內(nèi)的病毒可通過這種方式傳播。消化道傳播主要是通過攝入被污染的水源或食物進(jìn)行傳播的方式,，因此也被稱為“糞 - 口傳播”,。脊髓灰質(zhì)炎病毒等腸道病毒、輪狀病毒,、甲型肝炎病毒,、戊型肝炎病毒和部分腺病毒可以通過這種方式傳播。 血液傳播主要是通過注射,、輸血或血制品,、器官移植等方式傳播，是艾滋病病毒,、乙型肝炎病毒,、丙型肝炎病毒、人巨細(xì)胞病毒等病毒的主要傳播方式,。 接觸傳播是通過接觸感染者的分泌物,、直接接觸,、性行為等方式傳播病毒，其中艾滋病病毒,、單純皰疹病毒Ⅰ型和Ⅱ型,、腸道病毒70型、腺病毒,、乳頭瘤病毒等病毒可通過這種方式傳播,。 目前來看，病毒感染沒有明確的易感人群劃分,，但相對高發(fā)于抵抗力低下者,，病毒入侵后可增殖致病，出現(xiàn)相應(yīng)的癥狀,。其感染后的表現(xiàn)嚴(yán)重程度不等,，與感染的部位,、病毒類型和人體的抵抗力有關(guān),。  那么，動(dòng)物感染的病毒會(huì)傳染給人類嗎,？很多病毒存在人畜共患的情況,，但同時(shí)也存在動(dòng)物攜帶但不發(fā)病的情況，使動(dòng)物成為病毒的天然宿主,，這些宿主在進(jìn)入人類生活環(huán)境后會(huì)感染人類,。科研人員迄今在蝙蝠身上共計(jì)發(fā)現(xiàn)超過4100種病毒,，其中冠狀病毒就超過500種,，因此蝙蝠也被稱為“最大的病毒庫”。以狐蝠（一種翼展可達(dá)90厘米的蝙蝠）為例,，其攜帶了60種病毒,，其中大多數(shù)都是新型病毒。此外,，老鼠和蚊子也可以攜帶大量的病毒,，其中流行性出血熱和斑疹傷寒的發(fā)生都與老鼠的活動(dòng)有關(guān)。而蚊子通過叮咬患病的動(dòng)物后再叮咬人類,，傳播包括西尼羅病毒,、黃熱病毒、登革熱病毒等在內(nèi)的近百種可造成人畜共患病的病毒,。 盡管目前關(guān)于病毒的生存和傳播還有很多謎團(tuán)未被完全破解,，但我們做好相應(yīng)的防護(hù)措施，仍可以有效降低病毒感染的概率,。在此呼吁,，大家在日常生活中還是要多注意防范,，盡量避免病毒的感染。 / 完 / 文 / 胖 叔 來源 /《科學(xué)24小時(shí)》 |
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