尽管在有细胞的时候,病毒就可能存在了,但直到约100年前我们才发现了它们.1892年,以为俄罗斯科学家正在研究烟草花叶病,这种病会使烟草产生斑点.他把受感染的植物的树液通过陶瓷的过滤器过滤,他相信包括当时已知的最小的生物\细菌在内的所有的微生物都被过滤掉了.但奇怪的是滤过的液体仍然具有感染性.有毒的细菌能通过过滤器吗?不像,因为这种树液能连续感染任意数目的植物.这种无法过滤的性质说明这种东西能在植物体内复制自己.
很快其他一些疾病也发现是由这种”可溶性的细菌”产生的,后来被成为病毒(拉丁文的意思是”毒”).一种牲畜的病是首先在动物身上发现为由这种无法过滤的.比细菌还小的东西导致的.1900年,一种人类的疾病-------黄热病,被证明是由病毒引起的.甚至细菌也能被感染.实际上,病毒感染所有活的东西.袭击细菌的病毒称为噬菌体;它们是最先被广泛研究的一类.组织培养(在盘子里植物或动物细胞)的出现使对动物和植物病毒的研究成为可能.自从20世纪30年代电子显微镜发明之后,我们能真正看到病毒了.
这些研究告诉我们什么?首先,病毒不同于其它所有的生物,它不是由细胞构成的.一个细胞中的结构要进行生命的活动;进食,产生能量.生长,对环境的改变作出反应,但这一切病毒都没有.当它呆在细胞外时,它实际上是很小的.无生命的.懒惰的颗粒.它进入细胞后,灾难就来了.
所有的病毒都由俩部分组成:核酸构成的核和包住核的一层蛋白质.在有些情况下是脂肪或类脂的包膜.蛋白质外衣或类脂包膜(如果有的话)使病毒依附上细胞膜------然后病毒进入细胞.
一旦病毒依附上细胞,它有几种方法穿过细胞膜进入细胞.它可以使细胞膜上开一个小洞让它钻进去.有脂肪包膜的病毒能将它们的包膜与细胞膜融合而使它们进入细胞.
当病毒进入细胞,它就开始恢复成它自己了.要理解它都干了些什么,我们必须更进一步了解它的核酸中心.核酸存在于每个活的细胞和病毒中.它们有俩种基本种类--------DNA和RNA.DNA构成基因组合.这意味着一个特定的DNA里储藏了构造和维持一种特定生物体的信息.树和人不同是因为数的DNA(在每个数的细胞中)与人的DNA(在每个人的细胞中)不同.没有俩个人是完全一样的,因为他们的DNA稍有区别.
DNA是怎样决定生物的形式和功能的呢?很简单,它控制生物和细胞制造蛋白质.在生物体内已发现了超过10万种不同的蛋白质.一些是构成细胞的成份,另一些称为酶,控制细胞内的化学反应.不同的DNA产生不同的蛋白质.不同的蛋白构成不同的生物体.
到目前为止,一切顺利.但RNA是干什么的呢?RNA在细胞中的主要功能是充当信息的传递者.它将信息从DNA(在所有细胞的细胞核中)传递到合成蛋白质的地方(在细胞核外).DNA像模板一样造出正确的RNA,RNA又同样制造出正确的蛋白质.
现在我们可以回到我们的老朋友-----病毒这来了.病毒要么有DNA,要么有RNA,但不会俩样都有.在病毒中,RNA不是信息的传递者而是基因物质.最小的病毒,如感冒病毒,只有制造几种蛋白质的RNA,而最大的病毒,如天花病毒,有能制造几百种蛋白质的DNA.无论病毒携带多少核酸,所有的病毒都要完成一件事:它们必须阻止细胞物质的生成,而强迫细胞制造更多的病毒.通常的程序如下:
1.产生一些占优势的酶.在这些酶的催化下制造出上千个病毒核酸的副本.
2.在病毒核酸合成之后,外衣蛋白质也形成了.
3.核酸中心和蛋白质外衣组成病毒.
4.这些新的病毒被释放出去,有时------不总是杀死这个过程中的细胞.
病毒进入细胞并强迫细胞制造出更多的病毒的手段见嫌是海盗一样.要办到这一点,病毒必须有一些蛋白质和核酸组合与细胞的类似.这种与正常分子惊人的相似不是偶然的,它来自病毒对细胞和它的宿主长期的适应.实际上,病毒学家相信病毒和细胞字从地球上有生命以来就一直共同存在.共同进化.病毒感染基本上有俩种形式,急性的和潜伏性的.在急性的病毒感染中,病毒会猛烈的侵害身体的一个或多个组织.病毒快速的复制自己,免疫系统也快速的作出反应.如果事情进行的顺利,病毒会被彻底的消灭,病也会痊愈.如果不是这样的话,将会有严重的症状并可能致死.进行感染是病毒与宿主细胞之间最简单的相互作用,也是许多病毒经常采用的方式.麻疹\流行性腮腺炎\脑膜炎\狂犬病\普通的感冒和流行性感冒都是病毒的急性感染,也是病毒与免疫系统之间的一场大战.一种积极的免疫反应是接种疫苗,它能够抵抗很多急性病.疫苗中含有通过加热或化学物质杀死或减弱了的病毒.它和真正的病毒很相似,会引起免疫系统的强烈反应,并维持终生.疫苗能够有效的防止小儿麻痹症和天花的发生.在1650年到1700年间,在欧洲有6000万人死于天花.感谢疫苗的发现使得自从1977年10月起世界上就再也没有天花这个东西了.
当病毒感染是急性的,就会爆发免疫系统和病毒之间的一场大战.基本的痊愈意味着将病毒彻底的消灭了.实际上,我们发现并非总是这样的.如果不是大部分的话,很多病毒能躲开免疫系统并在战争中撤退.以这种方式,它们能在体内徘徊多年.它们称为潜伏病毒,它们产生潜伏性的感染.
潜伏的准确性质还没完全弄明白;有这种性质的病毒很难对付,并能引发各种严重的疾病.疱疹病毒就能潜伏,而且能引起复发性感染.疱疹一词来源于希腊语”爬”,用来形容疱疹扩散后造成的损伤.这些是在嘴部区域较常见的发炎.先天性疱疹是由相关的病毒产生的,当疱疹病毒不再在皮肤或黏膜细胞中活跃的复制自己,它撤退到特定的神经细胞中.这段潜伏期可以有几个月或几年.
人类的免疫系统是相当有效的，但它们并不完美。有的时候，免疫系统不能识别出诸如肿瘤细胞这样的敌人，还可能错误地攻击健康细胞。与此同时，很多病原体已经进化出躲避免疫袭击的巧妙方式，或者它们可以用快速复制来简单地战胜还没有准备好的机体防御系统。 自从几个世纪以前土耳其和阿拉伯医生发明了接种天花的方法以来，医生们已经给免疫系统找到了一个有用的帮手——疫苗。疫苗拯救了成百上千万人的生命，最近一代疫苗的作用已经扩展到能从预防宫颈癌到帮助治疗可卡因成瘾。但是，常规的疫苗还有其局限性，人们研究了几十年，都没有研制出对疟疾和艾滋病有明显效果的疫苗。
遗传工程学，是指那些有助于免疫系统上到一个新水平的技术。借助一个普通疫苗，遗传工程可以让免疫系统更准确地定点发起免疫攻击，或者取消不恰当的攻击，更厉害的是，这里不需要依靠免疫系统的自然力量，细胞被赋予了战胜疾病的新能力或装备。
举个癌症的例子。当免疫系统发育的时候，它学会了忽视机体的自然成分，这样，它就能够区别出自我和非自我。但癌是从我们自己的细胞繁衍而来的，它们可以在免疫系统的雷达监视下生长扩散。对肿瘤细胞蛋白质的错误表达和变异，我们的免疫系统只需通过发动一个反应就能将很多癌歼灭于早期，当然，也还存在很多漏网之鱼。
在1980------1981年间,亚特兰大疾病控制中心接到报告说,洛杉矶有五起罕见的肺炎.到了1982年纽约报告了几起罕见的癌症.这些疾病标志着艾滋病流行的开始.通常我们知道艾滋病是破坏人体免疫功能的病毒(HIV)引起的.当可能没有多少人知道HIV是一种能潜伏的病毒.它专门依附在称为T4细胞的白细胞上.这些细胞能产生免疫系统正常工作所需要的基本化学物质.病毒一旦进入T4细胞,它就能不为人知的躲藏起来长达十几年之久.它多才躲藏在细胞中就意味着将其摧毁.以这种形式受到感染的人称为HIV阳性.
当受到感染的细胞与健康的细胞接触.融合的时候,HIV就从一个细胞到了另一个细胞.这种不同寻常的传递方式使病毒不会暴露在血液中抗体之下.当有些事---------很可能是无关的感染--------引发了HIV的快速复制,它就开始大量杀死T4细胞,产生艾滋病.
病毒引起疾病的方式既是独特的又是恐怖的.它们甚至能使人体的免疫系统来对付自己,导致自身免疫疾病.在很多情况下,自免疫是感染后的一种自然的反应.在穿透细胞.自我复制的过程中,病毒会把一些它们自己埋在宿主细胞的细胞膜中.警惕的白细胞会把这种细胞当成异物而将其消灭.这种对感染细胞的摧毁有时能将病毒消灭,有时却产生比病毒本身更大的损害.在肝炎B病毒的感染后,对肝部的损伤更多地来自免疫系统而不是真正的病毒.
病毒与我们已经一起生活了几十亿年,并使它们自己感到很合适-------它们来吃饭就赖着不走了.要了解病毒就要了解生命的创生和进化.在所有人类细胞的DNA中,只有1%为蛋白质提供密码.另外的99%可能是为病毒寄生后的遗留废物---------很久以前或近期的病毒感染留下的基因物质.
不管你喜不喜欢,病毒就在这里.我们应该提一下,它们有修复4000种人类混乱基因的特殊能力.把准确的基因附在经过处理没有感染性的病毒身上,使它进入有缺陷大细胞,这是修复这些细胞最好的方法.这种基因疗法还可能用来修复癌细胞的DNA.
在很多方面.我们现在对病毒的了解和几十年前我们对细菌的了解很像,仍有很多东西等待我们去发现.不管怎样,让我们希望"神奇"的大自然不要给我们太多的灾难.
---------------节选自江苏人民出版社的(在岩石上漂浮)一书
