席卷全球的新冠病毒已經陪伴我們2年多了,這不禁讓我很好奇為什么病毒為什么存在,以及它們來自哪里。
雖然它們時常令人煩惱,但根據研究人員的說法,病毒確實令人印象深刻,他們的生活圍繞著研究它們。一小群基因在一個巧妙的外殼中,可以迅速進化以繼續擊敗細胞防御,病毒就像一個不斷適應的機器人,被設計成只做一件事 -——不斷復制自己。與我們世界上所有其他形式的生命不同,病毒不會產生自己的能量來維持活動;它不是由細胞組成的,它也不會生長。它不使用環境中的任何東西,除了其他生物的細胞,這些細胞成為每個復制病毒的宿主。
我們可能只發現了世界上存在的一小部分病毒 - 它們來自哪里,沒有人知道。“關于病毒是在細胞之前還是之后出現的幾種理論都有,”羅德島大學病毒免疫學家Alan Rothman說。30多年來,羅斯曼一直在研究人類病毒性疾病的免疫力和發病機制(即疾病的發展方式)。這是一個先有雞還是先有蛋的問題。雖然病毒確實有一個結構將它們維系在一起,但羅斯曼認為驅動它們行為的遺傳成分可能是第一位的。為什么?“在沒有細胞的情況下,結構部分是沒有意義的,”他說。
這些傳染因子無處不在。我們扮演著許多病毒的宿主。其中許多對我們完全無害。事實上,我們身體的細菌有自己的病毒,稱為噬菌體。“生命的每個分支都有一種與之相關的病毒,”羅斯曼解釋說。還有一些病毒甚至可以感染其他病毒。他說,目前已經發現有一個這樣的案例。
病毒確實將大量信息打包到它們的短基因組中。“這有點像瑞士軍刀,尤其是小病毒,”羅斯曼說。“他們必須使用他們的蛋白質來做任何事情。因此,它們將有一種蛋白質,該蛋白質將具有至少五種不同的功能,并且我們仍在為它們發現新的功能。你知道,這是病毒學中更有趣的部分之一。。
例如,登革熱病毒由蚊子傳播并引起高燒,皮疹,肌肉和關節疼痛,產生十種不同的蛋白質,可以做任何事情。(相比之下,我們人類有數以萬計的蛋白質,每種蛋白質都有獨特的功能。三種登革熱蛋白本身產生病毒顆粒,其他七種蛋白質負責所有其他病毒功能,例如改變它們感染的細胞的結構,復制病毒RNA,以及關閉宿主細胞的所有反擊能力。因此,每種蛋白質都必須具有兩到三種不同的功能。“他們會把那些沒有業務的酶功能放在一起。這只是一臺令人難以置信的機器,“羅斯曼說。
3D渲染的一組解剖學上正確的噬菌體病毒攻擊細菌的插圖
但這里有一個關于病毒的事實,它真的令人嘆為觀止:盡管有些病毒具有惡劣的品質,比如導致疾病和死亡,但我們可以感謝這些看似簡單的基因塑造了我們所知道的生命。病毒確實將進化的點帶回家 - 每個物種和病毒本身都不斷處于變化狀態,對環境中的其他生物和非生物做出反應。我們的一些進化特征源于逆轉錄病毒,逆轉錄病毒是一種病毒,其基因與我們自己的DNA糾纏在一起,并傳遞給后代。
“如果你看看人類基因組,就會發現有一個合理的比例實際上是結合逆轉錄病毒的,”肯塔基大學醫學院的麗貝卡·荷蘭(Rebecca Dutch)說,她在那里研究像COVID-19這樣的人類呼吸道病毒。雖然我們的身體不一定使用許多這些遺傳的病毒序列,但幾千年來,一些基因從根本上改變了我們的物種。
雖然病毒擁有足夠的奧秘,讓研究人員一輩子都忙得不可開交,但科學家們確信一件事:這些奇怪的同伴可能永遠是生活的一部分。
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