正义单链RNA病毒侵染细胞并复制的过程(图片来源:Nature Reviews, 2006,4:371-82) 与正义单链RNA病毒相对应 , 自然就有负义单链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 。 它们的遗传物质虽然也是RNA单链 , 但是如果直接拿来生产蛋白质的话 , 核糖体机器一定“读不懂” 。 因为它们的RNA单链相当于细胞信使RNA的互补链 , 无法直接翻译成蛋白质的肽链 。 所以这类病毒的RNA进入细胞后 , 要先通过病毒自己带进来的RNA聚合酶 , 生产出互补的正义链 , 才能诱骗细胞开始生产病毒蛋白 。 最不客气的一类是极其特殊的正义单链RNA病毒 , 被称为逆转录病毒 , 其中就有艾滋病毒等严重危害人类健康的杀手 。 它们或许是觉得自己带的那点儿单链RNA直接用来生产的话效率太低 , 于是进化出了更复杂的骗术 。 要知道 , 当细胞需要迅速提高某种蛋白的产量时 , 一个主要办法就是提高相应基因的转录水平 , 转录出更多的信使RNA送到细胞质中 , 让更多的核糖体同时开工 。 然而一个病毒颗粒中却只有一条RNA , 仅靠它自己的话 , 建立病毒大军的事业得干到什么时候去啊? 逆转录病毒逆天改命 , 能够利用自带的逆转录酶 , 以自己的基因组RNA为模板 , 合成出对应的DNA来 。 这个过程就叫做“逆转录” , 因为它逆转了从DNA转录为RNA的“中心法则” 。 最终 , 病毒制造的DNA会被送入细胞核 , 整合到宿主细胞自身的基因组中 。 如此一来 , 细胞就会源源不断地“主动”替病毒转录出更多信使RNA来 , 大大提升了生产新病毒的效率 。 这也是艾滋病人终身很难摆脱艾滋病毒的原因 , 因为就算能把所有艾滋病毒都清除掉了 , 它们的基因仍旧在部分身体细胞里潜伏着 。
HIV的生活史(图片来源:维基百科) 如果我们非要把病毒看作是一种生物 , 那么它就是彻头彻尾的寄生生物 。 一般的寄生生物往往只利用宿主的某种行为或身体的某个部分 , 而病毒利用的是宿主细胞的分子机器 , 甚至还能把自己的基因整合到宿主的基因组里 。 毫无疑问 , 病毒配得上“终极寄生者”的称号 。 病毒无毒 但是有害 病毒 , 病毒 , 是不是靠毒素让人生病的呢? 其实有很多致病细菌的确会释放一些有毒性的毒素小分子 , 令我们的部分身体机能被破坏 , 由此生病 。 反而“病毒”这名字是个大大的“冤假错案” , 因为病毒其实是无毒的 , 并不会直接生产什么毒性物质 。 但是 , 病毒的杀伤力的确比细菌大得多 。 虽然病毒的“目标”仅仅是为了尽可能多地复制自己 , 可结果却是让细胞崩溃瓦解 。 细胞被病毒侵染之后 , 能快速生产出数量众多的病毒颗粒 , 具体数目因病毒不同而差异巨大 , 从数十个到数十万个不等 。 无论数目多少 , 这些新病毒的生产过程都会把细胞自身的能量和物质储备耗尽 。 最终 , 当这些病毒从细胞释放出去时 , 也就导致了细胞膜的彻底破裂 。 随着病毒在宿主体内的传播扩散 , 细胞一个接一个失去功能 , 死亡瓦解 , 宿主也就生病了 。
左:噬菌体示意模型;右:细菌细胞中塞满了新生产的噬菌体(图片来源:http://book.bionumbers.org/) 比如以细菌为攻击目标的噬菌体 , 会造成细菌细胞的破裂和死亡 。 这种长得像外星飞船一样的病毒是生物学实验中细菌培养的大敌 。 再比如令人闻之色变的埃博拉病毒 , 会无差别地攻击各种人体细胞 , 令身体组织从内部瓦解 , 变得血肉模糊 , 所以它导致的疾病才会得名“出血热” 。 当然 , 病毒也有其他很多危害健康的方式 。 比如肝炎病毒反复杀伤肝细胞之后 , 肝脏会产生类似于伤疤的组织 , 逐渐累积就导致了肝脏纤维化 , 最终使肝脏失去生理功能 。 艾滋病毒则是专门侵害免疫系统中的重要卫士T细胞 , 通过杀死这些细胞让免疫系统瘫痪 。 所以有很多艾滋病人是由于免疫系统的失效而死于一些罕见的细菌或真菌感染 。 还有一些病毒会导致宿主细胞癌变 , 从而危害人类健康 。 比如宫颈癌患者当中有90%以上都是由于人类乳头瘤病毒感染所导致的 。 御毒有术 虽然病毒如此可怕 , 但细胞生命并非没有对付它们的办法 。 病毒在地球上存在的历史已经很悠久了 , 很可能与细胞的历史一样悠久 。 可以说 , 它们是与各种细胞生命共同进化而来的 , 所以细胞生命也就有了各自对付病毒的奇妙办法 。 细菌虽然只有一个细胞 , 不可能建立什么免疫系统 , 但是它们在进化中“学会”了将遭遇过的噬菌体的一部分DNA片段储存到自己的基因组中 , 称为CRISPR区域 。 未来如果在细胞质内检测到序列与CRISPR相匹配的核酸片段 , 就说明自己又被同样的噬菌体入侵了 , 于是会发动一种称为Cas9的酶 , 去篡改破坏噬菌体的DNA , 也就打乱了噬菌体复制自己的生产计划 。
推荐阅读
-
熙攘体育|国乒名将却惨遭无视,无惧张本智和!刘国梁钦点两人可与其抗衡
-
-
-
薛之谦■歌手的首张专辑名见人品?薛之谦自恋,蔡徐坤有野心,毛不易朴实
-
「中国质量万里行」【315】“中国移动”疑似变相诱导客户消费
-
-
-
-
-
-
-
微微一笑很倾城,电视剧,偶像电视剧|日本将翻拍国产剧《微微一笑很倾城》
-
-
『秀外娱乐』柳岩一身红裙惊艳全场,柳岩和沙溢一起参加节目拍摄
-
海武爱科技“海南版”iPhone手机出来了,问题来了,国产手机还卖得动?
-
鹿晗|初代四大流量如今已塌半壁江山了,目前杨洋还能打,鹿晗处于佛系养老中
-
-
-
升级又后悔?56万5G用户退回4G网,原因就是5G的3大缺点
-