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你需要了解的冠狀病毒

2020-05-13 14:30葉盛唐昊
科學(xué)Fans 2020年3期
關(guān)鍵詞:口罩病毒生命

葉盛 唐昊

今年的寒假大概是咱們的讀者經(jīng)歷過的最無聊又驚心動魄的寒假了。

原本指望著趁“春節(jié)+假期”的好時機(jī),要么出去旅游,要么走親訪友,要么去各種游樂場大玩特玩,然而一場突如其來的疫情,使得這一切都變成了泡影。

隨著1月23日武漢發(fā)布決定“封城”,之后全國三十多個省市陸續(xù)發(fā)布了突發(fā)公共衛(wèi)生事件一級響應(yīng)。一場席卷全國的疫情打破了鼠年春節(jié)的歡樂祥和。

這場疫情由一種“新型冠狀病毒”引起的,那么它究竟從何而來,對人體到底有什么損害,我們該怎么來跟它對抗?

更重要的是,我們需要怎樣來認(rèn)識病毒,當(dāng)我們避不開它們的時候,該如何面對它們?

細(xì)說冠狀病毒

冠狀病毒是個大家族

2019年12月份,武漢市出現(xiàn)了一種致病原因不明的新型肺炎。很快,我國的科研工作者們成功從病人的分泌物樣本中分離出了一種病毒,在電子顯微鏡下呈現(xiàn)出了冠狀病毒的模樣。進(jìn)一步的基因組測序表明,它與能夠感染蝙蝠的冠狀病毒有著高達(dá)87%的序列相似度,證實這是一種新型的能夠感染人類的冠狀病毒。國際病毒分類委員會將該新型冠狀病毒命名為“SARS-COV-2”,世衛(wèi)組織為將這種病毒所導(dǎo)致疾病命名為“COVID-19”,中文為:2019冠狀病毒病。

冠狀病毒已經(jīng)引發(fā)的兩次大規(guī)模疫情

注:這兩種病毒與2019 新型冠狀病毒有著較高的基因組相似性

不過,你大概并不清楚:其實有一些種類的冠狀病毒一直就生活在我們每個人的鼻子里面,還時不時地會給我們找點麻煩。這個不大不小的麻煩就是普通感冒。

普通感冒V.S.流行性感冒

雖然普通感冒較為溫和,但人們還是得解決它啊。于是人類開始了“攻克”它的過程,并在這個過程中發(fā)現(xiàn)了冠狀病毒。

冠狀病毒發(fā)現(xiàn)史

注:上述病毒中有四種冠狀病毒只能引起普通感冒,大概占普通感冒病例中的10%~15%左右。再加上SARS病毒、MERS病毒和SARS-COV-2,這是目前已知會感染人類的所有7種冠狀病毒。

冠狀病毒為何能感染人

實際上,人類發(fā)現(xiàn)的第一種冠狀病毒是會在雞群當(dāng)中迅速傳播的禽傳染性支氣管炎病毒。這種病毒于20世紀(jì)60年代初就得到了分離鑒定,并在電子顯微鏡下觀察到了它們的模樣。禽傳染性支氣管炎病毒呈不規(guī)則的圓形,周圍有一圈明亮的突起,看起來很像是太陽周圍那圈明亮的日冕,又像是歐洲古代王冠上那圈突起的尖刺。于是,這種病毒被命名為冠狀病毒(coronavirus),與日冕(corona)同樣來自拉丁語的“王冠”一詞。

冠狀病毒刺突蛋白與感染機(jī)制

功能:

·探測器

·識別對接裝置

工作原理:

·找到呼吸系統(tǒng)中特定細(xì)胞

·與之對接,實現(xiàn)與細(xì)胞融合

·向細(xì)胞內(nèi)釋放遺傳物質(zhì)

注:不同冠狀病毒的不同刺突蛋白,決定了它們能夠識別哪些生物的哪些細(xì)胞,也決定了它們的感染能力。

之所以SARS病毒、MERS病毒,以及此次的SARS-COV-2會突然出現(xiàn),很可能與刺突蛋白編碼基因的突變有關(guān)。也就是說,這些冠狀病毒原本生活在動物體內(nèi),并不具備感染人類的能力。但是當(dāng)自然界偶然的突變改變了冠狀病毒刺突蛋白的編碼基因時,生產(chǎn)出來的變異刺突蛋白恰好能夠識別人類細(xì)胞表面的某些蛋白質(zhì),又恰好接觸到了人體的呼吸道黏膜,于是它們才具備了侵染人體的可能。

冠狀病毒的復(fù)制

在所有地球生命的細(xì)胞中,負(fù)責(zé)承載遺傳信息的遺傳物質(zhì)都是雙鏈DNA,在產(chǎn)生生物蛋白質(zhì)過程中,遺傳信息的流動方向是不可逆的,這就是生物學(xué)所謂的“中心法則”。

如下:

根據(jù)國際病毒分類委員會的決定,冠狀病毒自成一科,歸屬于網(wǎng)巢病毒目之下。但是對于病毒分類還有另一套被廣泛認(rèn)可的體系,也就是由諾獎得主戴維·巴爾的摩(David Baltimore)主張建立的“巴爾的摩病毒分類系統(tǒng)”。在該體系中,冠狀病毒屬于“(+)單鏈RNA病毒”。它的復(fù)制方式比一般生物細(xì)胞DNA膚質(zhì)更簡單:

①巴爾的摩病毒分類系統(tǒng)

以基因組和病毒轉(zhuǎn)錄mRNA方式為區(qū)分的病毒分類系統(tǒng)?;诓《緈RNA的生成機(jī)制的病毒基因組不同種類,可以將病毒分為7類:1.雙鏈DNA病毒(如腺病毒、皰疹病毒、痘病毒)2.單鏈DNA病毒(+)DNA(如小DNA病毒)3.雙鏈RNA病毒(如呼腸孤病毒)4.(+)單鏈RNA病毒(如微小核糖核酸病毒、披蓋病毒)5.(-)單鏈RNA病毒(如正黏液病毒、炮彈病毒)6.單鏈RNA逆轉(zhuǎn)錄病毒(如艾滋病毒)7.雙鏈DNA逆轉(zhuǎn)錄病毒(如肝病毒)

像冠狀病毒這樣的(+)單鏈RNA病毒,自我復(fù)制過程就相對簡單:

這種復(fù)制方式看似直接簡單,但它們其實也有自己的難題。正常細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄的一條mRNA都對應(yīng)著某一種蛋白質(zhì)的肽鏈。而冠狀病毒所需的所有蛋白質(zhì)都編碼在了同一條RNA鏈上,因此它生產(chǎn)出來的也是一條對應(yīng)很多種蛋白質(zhì)的長肽鏈。

為解決這個問題,冠狀病毒在長肽鏈第一位的蛋白質(zhì)生產(chǎn)一個“剪刀”,這個名叫“主蛋白酶”的蛋白質(zhì),能夠按要求把長肽鏈剪成幾截,每截剛好對應(yīng)單個蛋白質(zhì):

針對冠狀病毒這種復(fù)制特性,如果我們能找到一種抑制主蛋白酶活性的小分子,讓長肽鏈在最后一步不能變成單個病毒蛋白。這樣雖然已經(jīng)被病毒侵染的細(xì)胞仍要死去,但卻無法生成新的病毒蛋白質(zhì),抑制了病毒在機(jī)體內(nèi)擴(kuò)散。這也是目前抗冠狀病毒藥物研發(fā)中最有希望的一條途徑。

LINK

并非所有單鏈RNA病毒都是像冠狀病毒這樣的正義單鏈RNA病毒,還存在著另外兩類成員。一類是“(-)單鏈RNA病毒”,它們需要用病毒自帶的RNA聚合酶生產(chǎn)出與負(fù)義鏈互補(bǔ)的正義RNA鏈來,才能啟動蛋白的生產(chǎn)。另一類則是大名鼎鼎的“正義單鏈RNA逆轉(zhuǎn)錄病毒”,它們需要逆著中心法則的方向,以RNA為模板合成出DNA來,再把這些DNA整合到細(xì)胞核的DNA中去。由此,它們的全套遺傳信息就能在細(xì)胞中潛伏下來,隨時生產(chǎn)新的病毒顆粒。巴爾的摩就是因為發(fā)現(xiàn)了催化逆轉(zhuǎn)錄過程的逆轉(zhuǎn)錄酶,而獲得了1975年的諾貝爾生理學(xué)及醫(yī)學(xué)獎。

新型冠狀病毒到底怎么對人類下手

2019“新冠”病毒跟人體的微觀戰(zhàn)斗

2019新型冠狀病毒的致病機(jī)制尚不完全清楚,根據(jù)目前的研究基本確認(rèn)它同SARS 病毒類似,但是它與SARS病毒在作用到受體的過程還有一點差異。

2019“新冠”病毒致病機(jī)制

中日友好醫(yī)院的曹彬教授在柳葉刀雜志發(fā)表的論文,研究了前期41名患者的相關(guān)炎癥指標(biāo)情況,發(fā)現(xiàn)其炎癥細(xì)胞因子明顯升高,推測2019新型冠狀病毒可以引起炎癥細(xì)胞因子風(fēng)暴,從而導(dǎo)致相關(guān)器官損害。

傳播途徑

在去年底到今年初的這場疫情中,最早感染的41個患者中,28例去過武漢的華南海鮮市場,但是13例與海鮮市場之間沒有關(guān)聯(lián)。而且,最早感染的患者于2019年12月1日患病,12月8日入院,也跟海鮮市場沒有任何關(guān)系。由于病毒感染有一定潛伏期,所以推測2019新型冠狀病毒第一次人類感染發(fā)生在11月。如果是這樣,病毒可能在武漢或者其他地方已經(jīng)感染,但是在華南海鮮市場爆發(fā)。

目前發(fā)現(xiàn),2019新型冠狀病毒可通過動物為中介傳染給人類,且具有人傳人的能力。目前流行病學(xué)研究認(rèn)為,病毒通過呼吸道飛沫、皮膚接觸或直接接觸帶有病毒的分泌物進(jìn)行傳播。

超級傳播者

如果有一名具有極高傳染性的攜帶病毒患者,常??梢詫?dǎo)致10人或更多人感染疾病,而導(dǎo)致疫病大規(guī)模爆發(fā),這就是超級傳播者。在疾病傳播研究中,超級傳播者往往受到高度關(guān)注。實際上,典型的超級傳播通常符合80/20法則,即大約20%的受感染者導(dǎo)致了80%的傳播個案。

超級傳播者畫像

多為老年人

●體質(zhì)較差

●往往有基礎(chǔ)疾?。ㄌ悄虿 ⒏哐獕?、心臟病……)

感染初期:

·常被誤診為普通感冒

·在家治療

感染后期

·傳染性極強(qiáng)

·聚集性傳播

·自身病情迅速惡化

·并發(fā)癥多

·死亡率高

臨床表現(xiàn)

作為一種新型病毒導(dǎo)致的傳染病,現(xiàn)在關(guān)于2019新型冠狀病毒感染癥狀報道的文獻(xiàn)較少,或者是流傳的癥狀來源不規(guī)范,所以典型癥狀不能完全確定。按照世界衛(wèi)生組織的定義,如果有發(fā)熱、咳嗽、呼吸急促,這三個癥狀,再加上有流行地區(qū)或者攜帶者接觸的病史,就需要考慮被感染的可能。

新英格蘭雜志報道的41位早期感染者的癥狀(發(fā)病時間為2019年12月8日至2020年1月2日)占比大致如下——

多數(shù)病例生命體征穩(wěn)定,多有白細(xì)胞減少和淋巴細(xì)胞減少。重癥患者的癥狀為重癥肺炎、急性呼吸窘迫綜合征、膿毒性休克和多器官功能衰竭。值得注意的是這里發(fā)燒的定義為體溫>37.3℃,并不是傳統(tǒng)的38℃。

曹彬教授曾這么提醒:“雖然有些癥狀與SARS相似(例如發(fā)熱、干咳、呼吸困難),但是還有一些重要的區(qū)別,比如新型冠狀病毒感染患者不存在上呼吸道癥狀(例如流涕、打噴嚏、喉嚨疼痛)和腸道癥狀(例如腹瀉,見于20%~25%SARS患者)”。

在這里補(bǔ)充一點,新聞播報的確診病例,并不是所有的感染者,有的感染者沒有出現(xiàn)癥狀,僅僅是攜帶,具有傳染性,但是也不會去醫(yī)院就診,也不會確診。也就是說,真正感染的人數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于確診再加疑似病例的數(shù)量。這也是國家制定政策,要求大家隔離的原因之一。

預(yù)防新型冠狀病毒

“新冠”病毒的傳播

2019新型冠狀病毒感染是一種傳染性疾病,可以直接感染,也可以借助感染者的體液以及排泄物,感染者所污染的物體,或者其他未知的載體傳播。

冠狀病毒無法活著懸浮在空中數(shù)小時或旅行超過幾米。像流感一樣,這種冠狀病毒通過直接和間接接觸傳播。直接接觸是通過微生物與口腔分泌物的密切接觸而發(fā)生的。當(dāng)感染者咳嗽或打噴嚏,將冠狀病毒飛沫傳播到附近的表面,包括旋鈕、雨滴和智能手機(jī)等等東西上的時候,間接接觸就會產(chǎn)生。

在支氣管鏡和呼吸道治療等醫(yī)療過程中產(chǎn)生的水滴可能被霧化,感染多名醫(yī)務(wù)人員,并使之?dāng)U散。個人防護(hù)屏障手套,口罩和護(hù)目鏡都能減少液滴傳播。

更復(fù)雜的是,我們不知道新冠狀病毒的傳播有多容易。傳播能在癥狀出現(xiàn)之前發(fā)生嗎?隨著時間的推移,有癥狀的人會變得不那么容易傳染,比如SARS病毒,還是像埃博拉病毒一樣,隨著疾病的發(fā)展而變得越來越具有傳染性?這些都是還需要進(jìn)一步研究的問題。

從公共衛(wèi)生方面預(yù)防“新冠”病毒

按照傳染病的控制方法,需要從傳染病的三元素著手,傳染源、傳播途徑、易感者。

傳染源預(yù)防

消毒

根據(jù)現(xiàn)有認(rèn)知,冠狀病毒具有熱敏感性,暴露在紫外線下或處于56℃高溫環(huán)境下30分鐘可達(dá)到滅活效果。同時,利用乙醚、75%乙醇、合氯消毒劑、過氧乙酸和氯仿等脂溶劑均可有效滅活病毒,氯己定不能有效滅活病毒。

隔離

自古以來,人類抗擊病毒的歷史都是一部流血史。在古代把傳染病又稱為瘟疫,對付瘟疫最有效的方法就是隔離?,F(xiàn)階段政府采用的“封城”,限制外出的方法也主要是基于隔離理論,就像多米諾骨牌一樣,只有把人群分離開,才能夠阻斷其傳播,預(yù)防其發(fā)生。隔離分為傳染源重點隔離,主要是指疫區(qū)、患病者、攜帶者、疑似者接觸情況的人員。健康人員隔離,指的是對于其他未患病地區(qū)的人員限制其外出和公共區(qū)域活動,常常用于嚴(yán)重的傳染病隔離情況。

傳播途徑預(yù)防

呼吸道傳播途徑預(yù)防

2019“新冠”病毒感染主要是呼吸道傳播疾病,其呼吸道傳播預(yù)防,需要弄清楚空氣傳播與飛沫傳播的區(qū)別。按照衛(wèi)計委2009年12月1日執(zhí)行的《醫(yī)院隔離技術(shù)規(guī)范》中術(shù)語和定義對“空氣傳播”與“飛沫傳播”的定義分別是:

空氣傳播

帶有病原微生物的微粒(≤5微米)通過空氣流動導(dǎo)致的疾病傳播。

飛沫傳播

帶有病原微生物的飛沫核(>5微米),在空氣中短距離(1米內(nèi))

移動到易感人群的口、鼻黏膜或眼結(jié)膜等導(dǎo)致的傳播。

目前2019新型冠狀病毒歸為飛沫傳播。飛沫傳播時,合有大量病原體的飛沫在病人呼氣、噴嚏、咳嗽時經(jīng)口鼻排入環(huán)境,大的飛沫迅速降落到地面,小的飛沫在空氣中短暫停留,局限于傳染源周圍。因此,經(jīng)飛沫傳播只能累及傳染源周圍的密切接觸者。此種傳播在一些擁擠的公共場所如車站、學(xué)校、臨時工棚、監(jiān)獄等較易發(fā)生。

主要預(yù)防方法:呼吸衛(wèi)生/咳嗽禮儀、外科口罩、保持社交距離(>1米)。

口罩

普通民眾不知道什么人群應(yīng)該佩戴什么類型的口罩,什么時候應(yīng)該佩戴口罩。WHO于1月28日發(fā)布過相關(guān)建議社區(qū)內(nèi)沒有呼吸道癥狀的個人:并不需要醫(yī)用口罩,因為沒證據(jù)表明能保護(hù)未患病的人群,但在一些國家可能會根據(jù)當(dāng)?shù)匚幕?xí)俗戴口罩。

有呼吸道癥狀的個人:如果出現(xiàn)發(fā)燒、咳嗽和呼吸困難,應(yīng)盡快戴上口罩并根據(jù)當(dāng)?shù)匾?guī)定就醫(yī)。在分診或候診區(qū)等候時,或在轉(zhuǎn)院途中,佩戴醫(yī)用口罩。

疑似2019新型冠狀病毒感染且有輕微呼吸道癥狀的個人:為防止呼吸道分泌物擴(kuò)散,應(yīng)為患者提供醫(yī)用口罩,并在可耐受的情況下盡量戴上口罩。對于不能耐受醫(yī)用口罩的個人,應(yīng)嚴(yán)格遵守呼吸道衛(wèi)生的相關(guān)建議,即咳嗽或打噴嚏時用一次性紙巾掩住口鼻。紙巾使用后應(yīng)及時處理。接觸呼吸道分泌物后立即洗手。

醫(yī)護(hù)人員:在疑似或確認(rèn)2019新型冠狀病毒感染患者的病房,或在向疑似或確認(rèn)患者進(jìn)行任何就診服務(wù)時,都要戴上醫(yī)用口罩。

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佩戴口罩的正確方法:

①仔細(xì)戴口罩,并遮住嘴巴和鼻子,口罩要系牢,盡量減少臉部與口罩之間的縫隙。

②佩戴過程中,不要用手觸摸口罩。

③取下口罩時,不要觸摸口罩正面,要從耳后取下口罩的系帶。

④佩戴口罩前后,或者佩戴中,接觸了口罩,需要使用含酒精的免洗洗手液清潔雙手;如果雙手有明顯的污漬,則用肥皂和水清洗。

⑤口罩一旦變濕,應(yīng)立即更換一個潔凈的新口罩。

⑥禁止重復(fù)使用一次性口罩。

⑦每次使用后都應(yīng)丟棄一次性口罩,并且取下后立即丟棄。

⑧不建議佩戴布口罩(如棉布口罩、紗布口罩)。

手衛(wèi)生

手是最容易沾染和攜帶病原菌的媒介,不僅可以傳播,而且大部分人有用手揉眼睛、抓東西吃的習(xí)慣。據(jù)國外研究報道,在埃博拉疫情期間,被感染的人員,大部分都是由手接觸了病毒而導(dǎo)致的傳染。所以普通人需要勤洗手以保持衛(wèi)生。

洗手注意事項:

·用肥皂以及流動清水清洗

·用合有酒精的免洗手液清洗

·洗手時間控制在20秒以上

注:2歲以上的兒童及成人,其皮膚屏障功能完善,手部沒有破口的情況下,可以使用含有酒精的免洗手液。

2歲以下嬰幼兒建議用專用肥皂及清水清洗。

2019新型冠狀病毒是一個新的病毒,按照鐘南山院士的說法,與SARS 病毒一樣,目前尚無有效藥物控制。所以醫(yī)療預(yù)防方法,就更無從談起。美國第一例“新冠”感染治療采用的是抗艾滋病的藥物Remdesivir治療獲得成功。但這影響因素很多,還需要更多研究。其他所謂中成藥或者中藥,預(yù)防、抑制或治療,目前看來尚處于實驗階段,離臨床應(yīng)用還有很長路要走。

病毒——一種靜止的生命碎片

說了那么多,我們現(xiàn)在需要站到更高的層面來看,不僅僅只著眼于2019“新冠”病毒,乃至冠狀病毒家族了,而應(yīng)該面對“病毒”這一類物質(zhì)。它們非常特殊。

病毒是“活”的嗎?

什么是生命?如果世界上沒有病毒存在的話,這個問題的答案就很簡單了——生命都是由細(xì)胞構(gòu)成的。

無論是單細(xì)胞的細(xì)菌、古菌、真菌,還是多細(xì)胞的絕大多數(shù)動植物,它們的生命活動都離不開細(xì)胞這個基本單元。細(xì)胞的意義在于,它將“生命”圈在了細(xì)胞膜這樣一道“圍墻”之內(nèi):墻內(nèi)生機(jī)盎然,蛋白質(zhì)催動著千萬種生化反應(yīng),吸收利用能量,合成分解生物分子,維護(hù)復(fù)制遺傳信息,有序度不斷增加;墻外的世界則是生命的荒原,能量從高峰流向低谷,無序度不斷增加。

然而,病毒的存在給科學(xué)家們出了一道難題,讓生命的定義變得模糊不清。它既像是生命,又不像是生命。

首先,從構(gòu)成上來講,病毒像所有細(xì)胞生命一樣是由蛋白質(zhì)、核酸、磷脂這些生命分子組成的。這就意味著它們也是高度有序的存在,是消耗能量才能生成的產(chǎn)物。

其次,病毒也像細(xì)胞一樣利用核酸分子來保存遺傳信息,有的病毒種類利用脫氧核糖核酸(DNA)來作為遺傳物質(zhì),有的種類則是用核糖核酸(RNA)來作為遺傳物質(zhì),有的病毒種類用的核酸是單鏈,有些則是雙鏈。相比之下,細(xì)胞則要統(tǒng)一得多,無論是什么生命形式的細(xì)胞,遺傳物質(zhì)都是雙鏈DNA,而RNA大體上只作為從DNA到蛋白質(zhì)的中間環(huán)節(jié)而存在。

甚至,病毒也有“圍墻”,以保持自己這個生命世界的獨立完整。包圍細(xì)胞的圍墻各式各樣,但一定會有一層由磷脂分子組成的細(xì)胞膜,上面還插有不少蛋白質(zhì),起著物質(zhì)通道或信號探測器的作用。病毒的圍墻更是千差萬別,但與細(xì)胞正相反的是,一定會有一層完全由蛋白質(zhì)分子組成的殼,稱為衣殼。相對于柔軟、流動的細(xì)胞膜而言,病毒的蛋白衣殼是堅實而固定的,還常常會搭建成正二十面體或螺旋體等結(jié)實的幾何構(gòu)型。

盡管有著如此之多的相似之處,但病毒與細(xì)胞還是有一些本質(zhì)上的差異。其中最重要的一點就在于能量的流動性上:如果說細(xì)胞是流動的生命,那么病毒只能算是靜止的生命碎片。

回到“什么是生命”這個問題上來,有人說:生命就是活的東西。那么再追問一句:什么算是“活”呢?顯然,能否運動不是一個標(biāo)準(zhǔn)。不要說植物這些基本不會運動的生物,就連動物之中也有很多物種是一生固定不動的。但是,不管是什么生命形態(tài)的細(xì)胞,它的“圍墻”之內(nèi)一定是活的。

細(xì)胞內(nèi)或者直接利用葡萄糖這樣的能量物質(zhì),或者像植物一樣獲取光能,然后再利用這些能量完成千千萬萬不同的生物化學(xué)反應(yīng)。一個小小的細(xì)胞里,小到兩三個原子組成的氧分子與二氧化碳,大到數(shù)以萬計的原子組成的蛋白質(zhì)或核酸分子,它們都在不停地分解合成,再分解,再合成,周而復(fù)始,生生不息。正如你不可能兩次跨過同一條河流,你也不可能兩次見到同一個細(xì)胞,因為能量不斷流入活細(xì)胞內(nèi),不停拆舊建新。這才是生命之“活”的實質(zhì)所在。

從這個意義上來講,病毒是“死”的。病毒只是把承載遺傳信息的核酸分子,以及少量對它在細(xì)胞內(nèi)啟動有用的蛋白質(zhì)分子,包裹在了一層蛋白質(zhì)衣殼的硬殼之中而已。有些種類的病毒還會再在外面包上一層類似細(xì)胞膜的包膜,能夠起到偽裝自己的目的。在這樣一個結(jié)構(gòu)之中,不存在正在進(jìn)行的生物化學(xué)反應(yīng),沒有能量的流動,也沒有物質(zhì)的合成分解,是一條“靜止的河流”。

病毒這樣一個“死”的生命碎片,如果離開“活”的生命,那就永遠(yuǎn)只能是“死”的。縱使它有遺傳信息,卻沒有復(fù)制遺傳信息的分子機(jī)器,也沒有生產(chǎn)更多衣殼蛋白來組裝更多病毒顆粒的分子機(jī)器。但是,活細(xì)胞里有這些機(jī)器。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。因此,如果我們把病毒看作是一種生物,那么它就是徹頭徹尾的寄生生物,離開宿主的話就連“活”這個字也談不上了。

病毒并不“毒”

那么病毒為什么會令我們生病呢?其實有很多致病菌會釋放一些有毒性的毒素小分子,令我們的身體陷入不適,而“病毒”這個名字反而是冤枉的,因為病毒其實是無毒,并不會生產(chǎn)什么毒性物質(zhì)。但是病毒的殺傷力卻比細(xì)菌大得多。雖然它的“目標(biāo)”僅僅是盡可能多地復(fù)制自己,可結(jié)果卻是讓細(xì)胞崩潰瓦解。一個被侵染的細(xì)胞,能快速生產(chǎn)出數(shù)量眾多的病毒顆粒,具體數(shù)目因病毒不同而差異巨大,從數(shù)十到數(shù)十萬都有??傊?,這些新病毒就會把細(xì)胞自身的能量和物質(zhì)儲備耗盡。最終,當(dāng)這些病毒從細(xì)胞釋放出去時,也就導(dǎo)致了細(xì)胞膜的徹底破裂。隨著病毒在宿主體內(nèi)的傳播擴(kuò)散,細(xì)胞一個接一個失去功能,死亡瓦解,宿主也就生病了。

比如以細(xì)菌為攻擊目標(biāo)的噬菌體,會造成細(xì)菌細(xì)胞的破裂和死亡。這種長得像外星飛船一樣的病毒是生物學(xué)實驗中細(xì)菌培養(yǎng)的大敵。再比如令人聞之色變的埃博拉病毒,會無差別地攻擊各種人體細(xì)胞,令身體組織從內(nèi)部瓦解,變得血肉模糊,所以它導(dǎo)致的疾病才會得名出血熱。艾滋病毒較為奇特,專門侵害免疫系統(tǒng)中的重要衛(wèi)士T細(xì)胞,從而通過殺死這些細(xì)胞讓免疫系統(tǒng)癱瘓。實際上,相當(dāng)一部分艾滋病人是由于免疫系統(tǒng)的失效而死于一些罕見的細(xì)菌或真菌感染。

雖然病毒如此可怕,但細(xì)胞生命并非沒有對付它們的辦法。病毒在地球上存在的歷史已經(jīng)很悠久了,很可能與細(xì)胞的歷史一樣悠久??梢哉f,它們是與各種細(xì)胞生命共同進(jìn)化而來的,所以細(xì)胞生命也就有了各自對付病毒的奇妙辦法。

細(xì)菌雖然只有一個細(xì)胞,但是它們“學(xué)會”了將遭遇過的噬菌體的一部分DNA片段儲存到自己的基因組中,稱為CRISPR區(qū)域。再遇到與CRISPR相匹配的核酸片段,就說明細(xì)菌又被噬菌體入侵了,于是就會發(fā)動一種稱為Cas9的酶去破壞病毒的核酸分子。實際上,CRISPR/Cas9這套系統(tǒng)已經(jīng)被科學(xué)家們當(dāng)成一種基因編輯技術(shù)而廣泛應(yīng)用了。

人體的免疫系統(tǒng)也有豐富的手段來對抗病毒。既有細(xì)胞內(nèi)的天然免疫,也有依賴抗體的獲得性免疫。我們打疫苗的時候,就是要把重要病毒的“樣貌”提前介紹給我們的免疫系統(tǒng)認(rèn)識,以產(chǎn)生相應(yīng)的抗體。另外,免疫系統(tǒng)一旦發(fā)現(xiàn)體內(nèi)有細(xì)胞已經(jīng)被病毒侵染了,就會啟動殺傷細(xì)胞的機(jī)制來清除這些被“污染”的細(xì)胞。然而這是一把雙刀劍,在2019“新冠”病毒引起的嚴(yán)重肺炎中,不少病人其實是死于自身免疫系統(tǒng)暴風(fēng)驟雨般的強(qiáng)烈殺傷作用之下。

用藥物對抗病毒是一件相當(dāng)困難的事情。因為病毒復(fù)制的數(shù)量大,速度快,所以變異得也特別快,這使得很多藥物會很快失去作用。另外,病毒與病毒之間的差異極大,幾乎就像是來自不同星球的生物一樣,所以抗病毒藥物也很難做到像抗菌的抗生素那樣廣譜。顯然,要想找到更高效更廣譜的抗病毒藥物,還需要我們對病毒有更深入的認(rèn)識才行。

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