病毒有毒吗?病毒算是生命吗?病毒是怎样让人生病的?有药物能杀死病毒吧?病毒跟病菌有什么区别?读了那么多谈冠状病毒的文章,可你真的了解病毒吗?本文或许能帮你重新认识病毒。
什么是生命?如果世界上没有病毒存在的话,上面这个问题的答案就很简单了——生命都是由细胞构成的。无论是单细胞的细菌、古菌、真菌,还是多细胞的绝大多数动植物,它们的生命活动都离不开细胞这个基本单元。
细胞的意义在于,它将“生命”这个概念圈在了细胞膜这样一道“围墙”里:墙内生机盎然,蛋白质催动着千万种生化反应,吸收利用能量,合成分解生物分子,维护复制遗传信息,有序度不断增加;墙外的世界则是生命的荒原,能量从高峰流向低谷,无序度不断增加。
然而,病毒的存在给科学家们出了一道难题,让生命的定义变得模糊不清,因为它既像是生命,又不像是生命。
首先,从构成上来讲,病毒像所有细胞生命一样是由蛋白质、核酸、磷脂这些生命分子组成的。这就意味着它们也是高度有序的存在,是消耗能量才能生成的产物。其次,病毒也像细胞一样利用核酸分子来保存遗传信息。有些种类的病毒利用脱氧核糖核酸(DNA)作为遗传物质,有些则是用核糖核酸(RNA)作为遗传物质;有些病毒种类利用的核酸是单链,有些则是双链。
相比之下,细胞则要统一得多,无论是什么生命形式的细胞,遗传物质都是双链DNA,而RNA大体上只作为从DNA到蛋白质的中间环节而存在。
尽管有着如此之多的相似之处,但病毒与细胞还是有一些本质上的差异。其中最重要的一点就在于能量的流动性上:如果说细胞是流动的生命,那么病毒只能算是静止的河流。为什么这么说呢?让我们回到“什么是生命”这个问题上来,有人说:生命就是活的东西。
那么再追问一句:什么算是“活”呢?显然,能否运动不是一个标准。不要说植物这些基本不会运动的生物,就连动物之中也有很多物种是一生固定不动的。但是,不管是什么生命形态的细胞,它的“围墙”之内一定是活的。细胞会直接利用葡萄糖这样的能量物质,或者像植物一样获取光能,然后再利用这些能量完成千千万万不同的生物化学反应。
一个小小的细胞里,小到两三个原子组成的氧分子与二氧化碳,大到数以万计的原子组成的蛋白质或核酸分子,它们都在不停地分解合成,再分解,再合成,周而复始,生生不息。
病毒这样一个“死”的生命碎片,如果离开“活”的生命,那就永远只能保持“死”的状态。纵使病毒有遗传信息,却没有复制遗传信息的分子机器,也没有生产更多衣壳蛋白的分子机器,也就没法组装出新的病毒颗粒来。但是,干这些活儿的分子机器在活细胞里都有。于是,病毒必须要入侵活细胞,利用活细胞的分子机器,以及能量和物质,才能生产出更多的病毒颗粒来。
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,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”这个名字是个大大的“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。
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。
病毒本就是一条静止的河流,是“死”的生命碎片,你又如何能杀死它呢?实际上,回头看看细菌以及我们自身免疫系统对抗病毒的办法,无外乎两种:要么就是阻止它识别并入侵细胞,要么就是在细胞内阻止它利用细胞的资源去生产新的病毒颗粒。没有一种生物有办法破坏病毒的结构,甚至是直接杀死病毒。
抗病毒药物还面临一个困难,就是病毒的变异。细胞中的核酸复制机器本就有一定的错误率,结果就是基因突变。
或许,这是由于分子机器必然不可能精准;但这也有可能是进化选择的结果,特意保留了一定的出错率,因为只有出错才会产生突变,才有了进化和改变的可能。病毒在身体内扩散传播的速度很快,在细胞中产生的新病毒颗粒又多,因此一代又一代不断复制核酸序列的过程中,也就迅速累积了很多突变。正因为如此,病毒有着远比动植物和细菌都要快的变异速度。
无论如何,抗病毒药物的研究是一个艰难而漫长的过程。而药物在病毒疾病的治疗中往往也只能起到辅助性的作用。更为关键的因素,仍旧在于我们每个人自身免疫系统的强健程度,以及我们是否有着良好的卫生习惯和应对突发疫情的正确态度,把病毒阻挡在身体之外。