在埃博拉疫情侵襲西非的背后有一個(gè)恰好能體現一場(chǎng)噩夢(mèng)矛盾之處的載體。它活著(zhù)但已經(jīng)死了,簡(jiǎn)單而又復雜,盲目而又具先知性,似乎能夠預見(jiàn)我們的每一個(gè)舉動(dòng)。
對于研究病毒演變及行為的科學(xué)家來(lái)說(shuō),埃博拉病原體的本質(zhì)與數量龐大、歷史悠久、形態(tài)各異的各種病毒并無(wú)不同。研究人員稱(chēng),所有的證據都顯示,自大約40億年前地球上出現第一批細胞開(kāi)始,病毒就一直寄生在活細胞當中。
一些研究人員甚至表示,病毒先于宿主出現。它們基本上創(chuàng )造了細胞,并將其當做可靠的、可延續的資源,日后可以用來(lái)產(chǎn)生新病毒。
加州大學(xué)歐文分校(University of California, Irvine)病毒研究中心(Center for Virus Research)主任路易斯·維拉里爾(Luis P. Villarreal)說(shuō),“生命的自我維持能力源于”原始的病毒“團體”.
“病毒不僅僅是危險的、令人討厭的寄生體,”他還說(shuō)。“它們還處于生物學(xué)的創(chuàng )新前沿,為問(wèn)題的解決做著(zhù)貢獻,它們也一直都是這樣的。”
病毒世界的深度與廣度給研究人員留下了深刻的印象。病毒已成功侵入科學(xué)界已知的每一種生命形式的細胞中。它們會(huì )感染動(dòng)物、植物、細菌、粘液菌,甚至是較大的病毒。它們在宿主細胞中大量**,不斷涌入周?chē)h(huán)境。如果將全球海洋里漂浮的所有病毒性物質(zhì)收集起來(lái),總重會(huì )超過(guò)所有藍鯨的重量。
病毒并非想要四處漂泊。由于所謂的專(zhuān)性寄生物完全依賴(lài)宿主細胞**它們極小的基因組及合成蛋白,因此新產(chǎn)生的病毒或病毒粒子必須找到新宿主,否則它們就會(huì )迅速崩潰,特別是暴露在太陽(yáng)、空氣或鹽中的時(shí)候。
普林斯頓大學(xué)(Princeton University)病毒學(xué)家林恩·W·恩奎斯特(Lynn W. Enquist)說(shuō),“對于病毒粒子來(lái)說(shuō),干燥的環(huán)境意味著(zhù)死亡。”
目前并不是十分清楚,如果保持潮濕且不受打擊,例如在土壤或血液、嘔吐物等人體排出的物質(zhì)中,分離的病毒粒子能夠維持多長(cháng)時(shí)間,但可能最多是一兩周。因此,埃博拉患者的床單和衣服必須被當作危險廢物處理,表面都得用漂白劑沖洗。
病毒善于通過(guò)一切可能的途徑,從一個(gè)宿主進(jìn)入另一個(gè)宿主,從一個(gè)細胞進(jìn)入另一個(gè)細胞。每當生物學(xué)家發(fā)現身體細胞交換信息的新方式后,果然就已經(jīng)有病毒在利用這個(gè)通道,尋找新目標。
最近,斯坦福大學(xué)醫學(xué)院(Stanford University School of Medicine)微生物學(xué)及基因學(xué)教授卡拉·柯克加德(Karla Kirkegaard)和同事在《國家科學(xué)院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)發(fā)表文章描述了一種基于所謂的自噬的“非傳統分泌”途徑,即細胞消化一部分自身細胞質(zhì),然后將它們釋放到周?chē)沫h(huán)境中,充當針對其他細胞的信號分子,比如,告訴它們,現在是進(jìn)行新一輪組織生長(cháng)的時(shí)候了。
研究人員斷定,小兒麻痹癥病毒能夠非常巧妙地利用這條自噬途徑來(lái)達成目的。從前,人們一直以為,新的小兒麻痹癥病毒粒子脫離產(chǎn)生這些病毒的細胞的唯一方式就是沖破細胞,尋找并感染新細胞,而研究人員發(fā)現病毒粒子能夠在自噬的過(guò)程中搭便車(chē),從而獲得自由。
如此一來(lái),病毒可以在不破壞完美的病毒工廠(chǎng)的情況下擴大傳染范圍。研究人員推測,其他所謂的裸病毒或無(wú)包膜病毒(比如最近困擾美國及亞洲兒童的感冒病毒和腸道病毒)同樣能夠通過(guò)非傳統分泌途徑傳播。
埃博拉等病毒已經(jīng)知道如何在從宿主細胞的細胞膜中盜取的一層脂質(zhì)的掩護下悄悄進(jìn)入、脫離細胞,就像你用抹上黃油的藥片去喂食寵物一樣。
美國國家癌癥研究所(National Cancer Institute)病毒與細胞互動(dòng)部門(mén)的主管埃里克·O·弗里德(Eric O. Freed)表示,最近幾項技術(shù)突破使病毒研究發(fā)生了巨大變革。
電子顯微鏡和超高分辨率熒光顯微鏡的發(fā)展使得科學(xué)家能夠追蹤病毒粒子在細胞內及細胞間的活動(dòng),了解被抗體包圍的病毒或細胞蛋白結合位上的病毒的精細原子結構。今年的諾貝爾化學(xué)獎就頒發(fā)給了對超高分辨率熒光顯微鏡發(fā)展做出貢獻的科學(xué)家。
研究人員已經(jīng)通過(guò)快速基因測序及靶基因沉默技術(shù),確定了對病毒感染及抗藥性至關(guān)重要的基因。弗里德博士說(shuō),“我們發(fā)現了之前不知道的病毒。”事實(shí)可能會(huì )證明,這對新的致命病毒的探測非常重要。
病毒還有一個(gè)顯著(zhù)特點(diǎn),它們缺少一些東西。它們沒(méi)有核糖體——合成蛋白的細胞器,而蛋白是維持細胞存活的物質(zhì)。
但病毒會(huì )攜帶利用其宿主核糖體的指令,改變它們的用途,使它們合成大量衣殼及其他病毒蛋白。宿主細胞的其他部分則被用于幫助**發(fā)展新病毒的指令——其形式表現為DNA或RNA,并將這些簡(jiǎn)單的核素安置在新合成的衣殼中。
“病毒極其狡詐,”弗里德博士說(shuō)。“雖然它們只不過(guò)是一堆蛋白和核酸,它們卻能侵入細胞,控制細胞。”
“一方面,它們非常簡(jiǎn)單,”恩奎斯特博士說(shuō)。“另一方面,它們可能是地球上進(jìn)化程度最高的遺傳信息形式。”
病毒還堅持不懈地躲避著(zhù)試圖摧毀它們的免疫系統。埃博拉病毒能夠阻礙干擾素的釋放,突破人體防御新病菌的第一道防線(xiàn),這也是該病毒最致命的特征之一。
西奈山醫學(xué)院(Mount Sinai School of Medicine)微生物學(xué)教授克里斯托弗·F·巴斯勒(Christopher F. Basler)說(shuō),“這給了這種病毒巨大的優(yōu)勢,有助于它的增長(cháng)和傳播。”
埃默里大學(xué)醫學(xué)院的(Emory University School of Medicine)的阿夫塔卜·安薩里(Aftab Ansari)表示,與此同時(shí),病毒破壞了人體凝血系統,導致人體不可控制地出血。等到人體筑起第二道防線(xiàn)——適應性免疫系統時(shí),通常為時(shí)已晚。
但安薩里博士表示,埃博拉病毒真正的殺傷力源于錯放了位置,從野生動(dòng)物跨物種感染了人類(lèi)。埃博拉病毒的宿主通常是果蝠,病毒在不使果蝠死亡或明顯患病的情況下穩步**。
“完美的寄生生物能夠**,且不殺死宿主,”安薩里說(shuō)。“埃博拉病毒是蝙蝠身上的完美寄生物。”
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