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科学大院:病毒,那条静止的河流
终极寄生者
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。
不过,从进化的角度来看,病毒显然有着多种不同的进化起源,因为它们利用细胞的方式迥然不同。咱们不妨简单看看几种RNA病毒的不同骗术。
首先是正义单链RNA病毒。冠状病毒科就属此类,包括能够感染动物的冠状病毒,会引发我们普通感冒的温和的冠状病毒,以及导致了SARS、MERS和此次疫情的三种厉害的冠状病毒。它们的遗传物质都是一条长长的RNA单链,入侵细胞后扮演了信使RNA的角色,欺骗细胞以它们为模板来生产病毒的蛋白质,基本算是骗术中的小儿科了。
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。
- 原标题:科学大院:病毒,那条静止的河流 本文仅代表作者个人观点。
- 责任编辑: 李泠 
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