万物之源!探究生命本质:解码病毒的前世今生

知族科普 2023-04-19 11:24:32

一场全球性的疫情,几乎颠覆了人们的生活方式,也让病毒这种特殊的非细胞型微生物,在我们的生活中刷足了“存在感”。从阿尔法到德尔塔,再到奥密克戎,层出不穷的新冠病毒变异毒株,不断挑战着各国疫情防控的能力和水平。

然而你知道吗?不仅仅是冠状病毒会发生变异,其实所有的病毒皆是如此。

那么就让我们一起看一下,病毒有着怎样的前世今生

我们生活的地球,既孕育了生命,也“滋养”着病毒。海洋、土壤、空气中甚至连下雨时落下的每一滴水里都带着病毒。

病毒不仅存在于每一个角落,还是一种非常古老的微生物。

早在东汉时期的典籍中,就已经有了对天花病毒感染病例的记载。然而,人类观察到病毒的历史,却只有一百多年的时间。但是,病毒出现的历史甚至比人类任何已知的文明还要早得多。

那么,人类是如何意识到病毒的存在的呢?

首先是在1665 年,荷兰微生物学家列文虎克发明了显微镜,他放大了从不刷牙的老人的牙垢上提取到的物质,随后便在人类历史上首次观察到了细菌。

随后在1898年,荷兰微生物学家和植物学家马丁努斯·贝耶林克在对患烟草花叶病的烟草活体叶片内的繁殖情况进行检测时,发现一种能够在烟草植株的细胞中繁殖的病原体,这种病原体表现出三种不同于其他生命体的现象:

(1)能经过细菌过滤器;

(2)仅能在感染的细胞内繁殖;

(3)是在体外非生命物质内无法生长。

根据这些特性,这种病原体被命名为“virus”(病毒),即仅能在生物体细胞内复制繁衍的亚显微病原体。

揭开病毒的秘密

但此时,“病毒究竟长什么样,又是如何繁殖的呢?”对科学家而言仍是个谜。

直到1931 年,德国工程师恩斯特·鲁斯卡和马克斯·克诺尔发明了电子显微镜,才首次获得了病毒形态学的照片。

此后,人类对病毒的认知速度,也如同坐上了火箭一般。不仅是各色病毒逐渐被发现,而且病毒的结构、分子特征和感染生命体的路径等也越来越多地被揭示出来。

在电子显微镜的帮助下,我们发现病毒的形态和大小各异,直径多为10~300纳米。其中,有一些丝状病毒的长度甚至可达1400纳米,宽度却只有80纳米。

通过对各项研究的总结,我们才知道,病毒是由蛋白质组成的具有保护功能的“衣壳”和“衣壳”所包裹的核酸组成。

但有些病毒,在“衣壳”外面还可以见到一层由蛋白质、多糖和脂类构成的包膜。包膜上生有一些刺突,这些刺突是启动病毒感染所必需的工具。例如,流感病毒和新冠病毒的包膜上都具有刺突结构。

病毒的起源是什么?

从现有的证据来看,病毒已经在这个星球上存在了至少40亿年的时间,它们在生命起源时,可能就诞生了。但是由于缺乏远古病毒形态和分子结构的证据,所以有关它的起源目前仍不太清楚,但是更多的假设观点认为病毒的进化可能存在多条路径。

一是逆向理论

该假设认为病毒可能曾经是一些寄生在较大细胞里的小细胞,但随着时间的推移,那些在寄生生活中非必需的基因逐渐丢失。该理论的证据是,细菌中的立克次体和衣原体就像病毒一样,需要在宿主细胞内才能完成复制,它们缺少了独立生活的基因。因此,该假设又被称为“退化理论”。

二是细胞起源论,又被称为“飘荡理论”

一些病毒可能是从较大生物体的基因中“逃离”出来的DNA或RNA进化而来的。逃离的DNA可能来自质粒(一种可以在细胞间传递的裸露 DNA分子)。

三是共同进化理论

病毒可能是从蛋白质和核酸中进化而来,与细胞同时出现在远古地球,并且一直依赖于细胞生存至今。

从病毒被发现以来,至今仅仅只有百余年。借助科技的飞速发展,我们对它们的认识也在不断深入,相信未来当我们对它的起源和感染途径有充分认知之后一定会探寻到人类与病毒共存的方法。

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