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认识埃博拉,以及浩瀚的病毒世界

认识埃博拉,以及浩瀚的病毒世界

在埃博拉疫情侵袭西非的背后有一个恰好能体现一场噩梦矛盾之处的载体。它活着但已经死了,简单而又复杂,盲目而又具先知性,似乎能够预见我们的每一个举动。

对于研究病毒演变及行为的科学家来说,埃博拉病原体的本质与数量庞大、历史悠久、形态各异的各种病毒并无不同。研究人员称,所有的证据都显示,自大约40亿年前地球上出现第一批细胞开始,病毒就一直寄生在活细胞当中。

一些研究人员甚至表示,病毒先于宿主出现。它们基本上创造了细胞,并将其当做可靠的、可延续的资源,日后可以用来产生新病毒。

加州大学欧文分校(University of California, Irvine)病毒研究中心(Center for Virus Research)主任路易斯·维拉里尔(Luis P. Villarreal)说,“生命的自我维持能力源于”原始的病毒“团体”。

“病毒不仅仅是危险的、令人讨厌的寄生体,”他还说。“它们还处于生物学的创新前沿,为问题的解决做着贡献,它们也一直都是这样的。”

病毒世界的深度与广度给研究人员留下了深刻的印象。病毒已成功侵入科学界已知的每一种生命形式的细胞中。它们会感染动物、植物、细菌、粘液菌,甚至是较大的病毒。它们在宿主细胞中大量复制,不断涌入周围环境。如果将全球海洋里漂浮的所有病毒性物质收集起来,总重会超过所有蓝鲸的重量。

病毒并非想要四处漂泊。由于所谓的专性寄生物完全依赖宿主细胞复制它们极小的基因组及合成蛋白,因此新产生的病毒或病毒粒子必须找到新宿主,否则它们就会迅速崩溃,特别是暴露在太阳、空气或盐中的时候。

普林斯顿大学(Princeton University)病毒学家林恩·W·恩奎斯特(Lynn W. Enquist)说,“对于病毒粒子来说,干燥的环境意味着死亡。”

目前并不是十分清楚,如果保持潮湿且不受打击,例如在土壤或血液、呕吐物等人体排出的物质中,分离的病毒粒子能够维持多长时间,但可能最多是一两周。因此,埃博拉患者的床单和衣服必须被当作危险废物处理,表面都得用漂白剂冲洗。

病毒善于通过一切可能的途径,从一个宿主进入另一个宿主,从一个细胞进入另一个细胞。每当生物学家发现身体细胞交换信息的新方式后,果然就已经有病毒在利用这个通道,寻找新目标。

最近,斯坦福大学医学院(Stanford University School of Medicine)微生物学及基因学教授卡拉·柯克加德(Karla Kirkegaard)和同事在《国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)发表文章描述了一种基于所谓的自噬的“非传统分泌”途径,即细胞消化一部分自身细胞质,然后将它们释放到周围的环境中,充当针对其他细胞的信号分子,比如,告诉它们,现在是进行新一轮组织生长的时候了。

研究人员断定,小儿麻痹症病毒能够非常巧妙地利用这条自噬途径来达成目的。从前,人们一直以为,新的小儿麻痹症病毒粒子脱离产生这些病毒的细胞的唯一方式就是冲破细胞,寻找并感染新细胞,而研究人员发现病毒粒子能够在自噬的过程中搭便车,从而获得自由。

如此一来,病毒可以在不破坏完美的病毒工厂的情况下扩大传染范围。研究人员推测,其他所谓的裸病毒或无包膜病毒(比如最近困扰美国及亚洲儿童的感冒病毒和肠道病毒)同样能够通过非传统分泌途径传播。

埃博拉等病毒已经知道如何在从宿主细胞的细胞膜中盗取的一层脂质的掩护下悄悄进入、脱离细胞,就像你用抹上黄油的药片去喂食宠物一样。

美国国家癌症研究所(National Cancer Institute)病毒与细胞互动部门的主管埃里克·O·弗里德(Eric O. Freed)表示,最近几项技术突破使病毒研究发生了巨大变革。

电子显微镜和超高分辨率荧光显微镜的发展使得科学家能够追踪病毒粒子在细胞内及细胞间的活动,了解被抗体包围的病毒或细胞蛋白结合位上的病毒的精细原子结构。今年的诺贝尔化学奖就颁发给了对超高分辨率荧光显微镜发展做出贡献的科学家。

研究人员已经通过快速基因测序及靶基因沉默技术,确定了对病毒感染及抗药性至关重要的基因。弗里德博士说,“我们发现了之前不知道的病毒。”事实可能会证明,这对新的致命病毒的探测非常重要。

病毒还有一个显著特点,它们缺少一些东西。它们没有核糖体——合成蛋白的细胞器,而蛋白是维持细胞存活的物质。

但病毒会携带利用其宿主核糖体的指令,改变它们的用途,使它们合成大量衣壳及其他病毒蛋白。宿主细胞的其他部分则被用于帮助复制发展新病毒的指令——其形式表现为DNA或RNA,并将这些简单的核素安置在新合成的衣壳中。

“病毒极其狡诈,”弗里德博士说。“虽然它们只不过是一堆蛋白和核酸,它们却能侵入细胞,控制细胞。”

“一方面,它们非常简单,”恩奎斯特博士说。“另一方面,它们可能是地球上进化程度最高的遗传信息形式。”

病毒还坚持不懈地躲避着试图摧毁它们的免疫系统。埃博拉病毒能够阻碍干扰素的释放,突破人体防御新病菌的第一道防线,这也是该病毒最致命的特征之一。

西奈山医学院(Mount Sinai School of Medicine)微生物学教授克里斯托弗·F·巴斯勒(Christopher F. Basler)说,“这给了这种病毒巨大的优势,有助于它的增长和传播。”

埃默里大学医学院的(Emory University School of Medicine)的阿夫塔卜·安萨里(Aftab Ansari)表示,与此同时,病毒破坏了人体凝血系统,导致人体不可控制地出血。等到人体筑起第二道防线——适应性免疫系统时,通常为时已晚。

但安萨里博士表示,埃博拉病毒真正的杀伤力源于错放了位置,从野生动物跨物种感染了人类。埃博拉病毒的宿主通常是果蝠,病毒在不使果蝠死亡或明显患病的情况下稳步复制。

“完美的寄生生物能够复制,且不杀死宿主,”安萨里说。“埃博拉病毒是蝙蝠身上的完美寄生物。”

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