新冠病毒十问

作者: Takeko

来源: 原理

发布日期: 2020-02-10

本文通过十个问题深入探讨了新型冠状病毒(2019-nCoV)的特性、起源、传播途径、复制机制、存活时间、与其他冠状病毒的区别、影响范围以及消灭方法。文章详细介绍了病毒的生命特征、结构蛋白、基因组特点、感染机制、复制过程、环境存活能力以及当前的防控措施。

每当一种致命性的新型病毒出现时,总是会引发人们巨大的恐慌。从公元前就疑似有记载的天花到1918年席卷全球的西班牙流感,从1976年首次出现的埃博拉出血热到2003年爆发的SARS,每一次的病毒入侵都带来了严重的结果。到了2019年年底,一种全新的冠状病毒悄然出现。目前,这种病毒还没有一个正式的名称,我们现在称它为2019-nCoV。

随着研究的深入,我们已经掌握了越来越多与新型冠状病毒的信息,但还有一些问题仍然没有解开。在深入认识2019-nCoV之前,我们首先要面对的一个基本问题便是:病毒是生命吗?这个听起来似乎很简单的问题实际上是生物学中一个极具争议的大问题。

所有病毒都是由遗传物质(DNA或RNA)和蛋白质构成的有机物,从这一点来看,它们似乎是具有生命特征的;但是,它们无法自行表现生命现象,必须依赖宿主细胞才能生长和复制,这一点有违我们对生命的定义。因此目前在大多生物分类中,生物的三大域(细菌、古菌域真核生物)中并没有包含病毒。病毒被更多地视为一种“类生物”。

那么,什么是冠状病毒呢?顾名思义,冠状病毒得名于它们在电子显微镜下的皇冠般的样子:○ 冠状病毒大多都包括四种主要的结构蛋白,它们外层的“皇冠”实际上是突起蛋白(S),还有包膜蛋白(E)、膜蛋白(M)和核衣壳蛋白(N)。在一些β冠状病毒中还有第五种结构蛋白血凝素酯酶蛋白(HE)。图中所示的正是2019-nCoV的3D模型图。| 图片来源:Scientific Animations

2019-nCoV是如何诞生的?严格来说,这个问题还没有确切的答案,但基于对冠状病毒已有的认识和对新病毒的研究,科学家正在努力勾勒出这种新病毒的演变历程。由于冠状病毒的基因组很大,它们在复制时“出错”的几率也更大。“错误”意味着变异,变异也有机会带来新的特征,给了它们更多机会可以感染新的宿主。在全基因组水平上,这种病毒与一种蝙蝠冠状病毒(RaTG13)序列的一致性达96%。

这一结果指向,2019-nCoV很可能是从蝙蝠冠状病毒演化而来。但4%的序列差异意味着上千个核苷酸的差距,这种差距很有可能无法满足直接传染,因此在蝙蝠冠状病毒和2019-nCoV之间很可能还存在一种(也有可能是多种)中间宿主,病毒借助中间宿主的“跳板”,进一步发生了变化。

2019-nCoV是通过什么途径进入人体内的?冠状病毒的突起蛋白(S)可以理解成是它们进入细胞的“钥匙”,而宿主细胞表面的受体就像是看守宿主细胞的“锁”。当“钥匙”遇到了与之对应的“锁”时,病毒便可进入细胞。冠状病毒的S蛋白非常多样,作用机制复杂,可以理解成不同的冠状病毒在进化过程中获得了不同的钥匙,它们对应的受体也有差异,这在很大程度上决定了冠状病毒能够感染的细胞类型。

2019-nCoV如何复制?和所有病毒一样,冠状病毒也必须依赖宿主的细胞才能复制。因此,它们必须先进入细胞,从细胞中“偷取”物质以完成自身的繁衍。○ 冠状病毒感染和复制过程简单图示,图示未按比例,根据The Molecular Biology of Coronavirus (1997) 论文制作。| 图片来源:Crenim/Wikicommons

2019-nCoV在体外能“存活”多久?病毒的“存活”一般指保持感染能力。和其他病毒一样,2019-nCoV的存活时间极大地受到环境因素的影响。由于病毒特殊的结构,它们需要一定的附着物(比如飞沫)才能“存活”。目前,这种病毒的确定传播方式包括呼吸道飞沫和接触传播,气溶胶和消化道等传播途径尚待明确。2019-nCoV与其他冠状病毒有什么区别?

根据现有研究,2019-nCoV属于β属冠状病毒谱系B,它与SARS-CoV的基因序列一致性达79.5%。在SARS-CoV和MERS-CoV中,2019-nCoV与SARS-CoV的关系更近,新冠病毒属于一种SARS相关病毒,两者使用相同的受体也从侧面证明了这一点。但这两种病毒的基因序列一致性也仅八成不到,说明2019-nCoV是一种新型病毒,并不能简单说是SARS“卷土重来”。

这次2019-nCoV的影响范围为何这么大?传染病的基本再生数。基本再生数(R0)可衡量传染病的发展,定义为“在发病初期,当所有人均为易感者时,一位病人在其平均患病期内所传染的人数”,其值越大,传染力越强。目前2019-nCoV的R0值初步估计大约都在1.4-3.3这个区间,在1月29日和31日的两篇研究给出的估算分别是2.2和2.68。

随着对病毒的认识数值可能会产生变化,但就目前的研究结果来说,可以说新冠病毒的传播力没有SARS强。有什么方法可以消灭2019-nCoV?由于新型冠状病毒刚刚进入人们的视线,目前对新冠病毒的理化特征大多来自对SARS-CoV和MERS-CoV的认识。

根据《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案》(试行第5版),病毒对紫外线和热敏感,56摄氏度保持30分钟可有效灭活病毒,此外75%乙醇、乙醚、含氯消毒剂、过氧乙酸和氯仿等脂溶剂均可有效灭活病毒。值得一提的是,尽管病毒很不喜欢干燥环境,但我们平时所说的“干燥”还完全达不到消灭病毒的条件。目前针对冠状病毒尚无特效药。由于冠状病毒对热敏感的特性,17年前的SARS最终在气温逐渐升高之时消失在了大众的视野中。

各国科学家也在加紧研制和临床试验各种药物,应对这一次的新型病毒。

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