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想要根除病毒?正是它们造就了我们

来源:生物谷 2017-03-12 14:56


HIV病毒,图片来自Shutterstock。

2017年3月12日/生物谷BIOON/---在感冒和流感易发季节,我们中的很多人因感染病毒而感到身体不适。但是病毒到底是什么?它们是有生命的吗?

在宿主细胞外,这些神秘的微观颗粒(也被称作病毒颗粒)仅由少量的遗传信息(大约比人基因组含有的遗传信息少1万倍)和蛋白或脂质外壳组成。这些病毒颗粒(virion)是否有生命是一个充满争议的话题,这是因为它们并不满足生命的很多判定条件。

尽管针对生命的定义是什么并没有达成任何正式的规定,但是大多数定义包括能够适应环境、能够繁殖、能够对刺激物作出反应和能够使用能量。

尽管依赖于所使用的判定条件,病毒颗粒可能达不到生命的定义,但是包括我在内的一些病毒学家的看法是病毒颗粒与“病毒”的关系好比是精子或未受精的卵子与人的关系。的确,精子是繁殖一个人的必需步骤,但是很少有人主张精子或未受精的卵子应当被描述为它的最终的产品(即人)。

正如精子一样,病毒颗粒是数百万个产生的。很多病毒颗粒从不会到达它们的目的地,而且会在环境中丢失和降解。仅当病毒结合和进入靶细胞时,它的复制周期才能够开始。

病毒颗粒甚至并不总是含有它能够产生的绝大多数分子。比如,诺如病毒颗粒仅含有三种不同类型的蛋白和一种RNA(类似于DNA的一种核酸分子,使用一种不同的糖形成它的骨架)。然而,被诺如病毒感染的细胞产生至少8种不同的病毒蛋白和4种不同的病毒RNA。

这种病毒颗粒本身通常并不会导致疾病症状。通常而言,当你感染病毒时,你的症状来自于被感染的细胞死亡,或者你对这些被感染的细胞作出免疫反应。

由于这些原因,一些病毒学家认为被感染的细胞是病毒而不是病毒颗粒。

我就是病毒

尽管这种想法自始至终听起来较为怪异,但是你的细胞与病毒存在着复杂的关联。即便你没有患上感冒或流感,你仍然是部分病毒(part virus),正如人DNA容纳着众多不同的病毒。

这些病毒是逆转录病毒,其中最为人熟知的是HIV。尽管HIV仅在相对较近的时间里入侵人群,但是非常类似于它的病毒一直在感染我们和在人类出现很早以前进化出我们的生物。

尽管HIV感染免疫细胞,但是当逆转录病毒感染产生卵子或精子的细胞时,病毒DNA能够传递给任何一个后代。在数百年的时间里,这些逆转录病毒丧失了产生传染性颗粒的能力,但是在一些情形下,它们具有其他至关重要的作用,而且如今是人类生命所不可缺少的。

一种得到充分研究的例子是蛋白Syncytin-1。它在胎盘发育中起着至关重要的作用。它最初是一种侵入猴子群体的逆转录病毒蛋白。在大约2400万年前,这些猴子群体进化为人类。如果我们将这种蛋白从我们的DNA中剔除,那么人类会快速地灭绝,这是因为我们不再能够产生功能性的胎盘。

在很早以前插入到我们的DNA中的这些病毒被称作为内源性逆转录病毒(endogenous retrovirus, ERV)。在人类中,ERV很早地丢失了产生传染性病毒颗粒的能力,但是它并不是在所有动物中都是这种情形。比如,猪ERV能够产生传染性病毒颗粒,因而在考虑利用猪器官进行移植时,这会让人担忧,这是因为在实验室中,已知它们能够感染人细胞。

模糊的界限

如果病毒是被感染的细胞而不是病毒颗粒,那么你甚至可能把那些能够感染我们的病毒视为99.9%以上的人。这是因为它们需要很多人蛋白或者存在于人细胞中和编码在人DNA中的其他分子来制造更多的病毒。

人细胞比最大的病毒更加复杂,而且病毒能够利用这一点补偿它们自己的简单性。病毒和它们的宿主细胞具有很多相同的需求。它们需要能够产生RNA、蛋白和脂质,以及获得产生这些分子的原材料。鉴于宿主细胞已含有所有需要的组分来实现这一点,病毒能够仅以它的基因组的形式提供它自己的指令,从而让细胞执行大多数工作。

制造病毒所需的细胞蛋白要比病毒蛋白更多。病毒仅需要为宿主细胞不能够产生的少数几种组分提供指令。这样的一个例子是具有脂质膜的病毒颗粒,如流感病毒。这种脂质膜通常回收自宿主细胞膜。加入几种病毒蛋白到这种脂质膜中会将这种脂质膜转化为病毒颗粒的包膜。

病毒对宿主组分的使用也让人们清楚地了解到开发有效的抗病毒药物是非常困难的。非常类似于癌症治疗的是,人们很难区分开被感染的细胞和正常的人细胞,这就使得开发出仅靶向被感染的细胞的药物极具挑战性。为了有效地发挥作用,你不得不靶向被感染的细胞中的一小部分(也就是病毒),同时不会对剩下的部分产生伤害。

因此,病毒是有生命的吗?这种问题仍然未被解答,而且实际上依赖于你对病毒的看法。然而,似乎可以肯定的是,感染我们的病毒能够被视为部分人(part human),而且我们是部分病毒。(生物谷 Bioon.com)

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参考资料:
【1】Are Viruses Alive?

【2】Life's Working Definition: Does It Work?

【3】Norovirus

【4】Retrovirus

【5】HIV and AIDS

【6】Retroviruses, the Placenta, and the Genomic Junk Drawer

【7】Demystified . . . Human endogenous retroviruses
Mol Pathol. 2003 Feb; 56(1): 11–18.


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