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科學(xué)大院:病毒,那條靜止的河流
終極寄生者
病毒這樣一個(gè)“死”的生命碎片,如果離開“活”的生命,那就永遠(yuǎn)只能保持“死”的狀態(tài)。
縱使病毒有遺傳信息,卻沒有復(fù)制遺傳信息的分子機(jī)器,也沒有生產(chǎn)更多衣殼蛋白的分子機(jī)器,也就沒法組裝出新的病毒顆粒來。但是,干這些活兒的分子機(jī)器在活細(xì)胞里都有。于是,病毒必須要入侵活細(xì)胞,利用活細(xì)胞的分子機(jī)器,以及能量和物質(zhì),才能生產(chǎn)出更多的病毒顆粒來。
不過,從進(jìn)化的角度來看,病毒顯然有著多種不同的進(jìn)化起源,因?yàn)樗鼈兝眉?xì)胞的方式迥然不同。咱們不妨簡(jiǎn)單看看幾種RNA病毒的不同騙術(shù)。
首先是正義單鏈RNA病毒。冠狀病毒科就屬此類,包括能夠感染動(dòng)物的冠狀病毒,會(huì)引發(fā)我們普通感冒的溫和的冠狀病毒,以及導(dǎo)致了SARS、MERS和此次疫情的三種厲害的冠狀病毒。它們的遺傳物質(zhì)都是一條長(zhǎng)長(zhǎng)的RNA單鏈,入侵細(xì)胞后扮演了信使RNA的角色,欺騙細(xì)胞以它們?yōu)槟0鍋砩a(chǎn)病毒的蛋白質(zhì),基本算是騙術(shù)中的小兒科了。
正義單鏈RNA病毒侵染細(xì)胞并復(fù)制的過程(圖片來源:Nature Reviews, 2006,4:371-82)
與正義單鏈RNA病毒相對(duì)應(yīng),自然就有負(fù)義單鏈RNA病毒,其中包括了很多可怕的病毒,比如狂犬病毒和埃博拉病毒。它們的遺傳物質(zhì)雖然也是RNA單鏈,但是如果直接拿來生產(chǎn)蛋白質(zhì)的話,核糖體機(jī)器一定“讀不懂”。因?yàn)樗鼈兊腞NA單鏈相當(dāng)于細(xì)胞信使RNA的互補(bǔ)鏈,無法直接翻譯成蛋白質(zhì)的肽鏈。所以這類病毒的RNA進(jìn)入細(xì)胞后,要先通過病毒自己帶進(jìn)來的RNA聚合酶,生產(chǎn)出互補(bǔ)的正義鏈,才能誘騙細(xì)胞開始生產(chǎn)病毒蛋白。
最不客氣的一類是極其特殊的正義單鏈RNA病毒,被稱為逆轉(zhuǎn)錄病毒,其中就有艾滋病毒等嚴(yán)重危害人類健康的殺手。它們或許是覺得自己帶的那點(diǎn)兒?jiǎn)捂淩NA直接用來生產(chǎn)的話效率太低,于是進(jìn)化出了更復(fù)雜的騙術(shù)。
要知道,當(dāng)細(xì)胞需要迅速提高某種蛋白的產(chǎn)量時(shí),一個(gè)主要辦法就是提高相應(yīng)基因的轉(zhuǎn)錄水平,轉(zhuǎn)錄出更多的信使RNA送到細(xì)胞質(zhì)中,讓更多的核糖體同時(shí)開工。然而一個(gè)病毒顆粒中卻只有一條RNA,僅靠它自己的話,建立病毒大軍的事業(yè)得干到什么時(shí)候去?。?
逆轉(zhuǎn)錄病毒逆天改命,能夠利用自帶的逆轉(zhuǎn)錄酶,以自己的基因組RNA為模板,合成出對(duì)應(yīng)的DNA來。這個(gè)過程就叫做“逆轉(zhuǎn)錄”,因?yàn)樗孓D(zhuǎn)了從DNA轉(zhuǎn)錄為RNA的“中心法則”。
最終,病毒制造的DNA會(huì)被送入細(xì)胞核,整合到宿主細(xì)胞自身的基因組中。如此一來,細(xì)胞就會(huì)源源不斷地“主動(dòng)”替病毒轉(zhuǎn)錄出更多信使RNA來,大大提升了生產(chǎn)新病毒的效率。這也是艾滋病人終身很難擺脫艾滋病毒的原因,因?yàn)榫退隳馨阉邪滩《径记宄袅?,它們的基因仍舊在部分身體細(xì)胞里潛伏著。
HIV的生活史(圖片來源:維基百科)
如果我們非要把病毒看作是一種生物,那么它就是徹頭徹尾的寄生生物。一般的寄生生物往往只利用宿主的某種行為或身體的某個(gè)部分,而病毒利用的是宿主細(xì)胞的分子機(jī)器,甚至還能把自己的基因整合到宿主的基因組里。
毫無疑問,病毒配得上“終極寄生者”的稱號(hào)。
- 原標(biāo)題:科學(xué)大院:病毒,那條靜止的河流 本文僅代表作者個(gè)人觀點(diǎn)。
- 責(zé)任編輯: 李泠 
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