我是SARS-CoV-2,是正在全球肆虐、造成上百万人感染、数万人丧生的罪魁祸首。我是一枚病毒。
病毒是什么?病毒是一种靠寄生生存的介于生命体和非生命体之间的有机物种。有人将我们描述为处于“生命边缘的生物体”,因为我们像其他生物体一样拥有基因,能够通过自然选择而进化,并且能够通过自行组装来完成复制。但是我们没有细胞结构,而细胞被认为是生命的基本单位。
人们很难将我们归为生命体,最关键的原因是,我们没有自身的代谢机制,需要通过感染寄生到宿主细胞,靠宿主细胞来替我们完成复制繁殖。也就是说,我们不能够在宿主细胞外进行繁殖。我们靠自己玩不转。
但不管怎么说,我们和你们人类一样,也是地球上的一员。虽然我极其微小,小到人类的眼睛根本看不到我,但是我是真真切切的存在。我们有可能是与地球上所有生命体的祖先——细胞——同时出现在远古地球,从蛋白质和核酸复合物进化而来,并且一直依赖细胞生命生存至今。要是这么说的话,我的历史还要比人类更悠久呢。
虽然我们有可能是地球上最古老的居民之一,但人类真正开始认识我们,才不过100多年前的事。
人类认识这个世界,通常有两个维度。从宏观的维度说,人类在不断认识我们居住的星球,地球所在的太阳系,太阳系所在的银河系,以及由无数个银河系这样的星系组成的整个宇宙。而从微观的角度说,人类也在逐渐认识越来越微小的那些物质,小到人眼看不见的东西。
看不见的病毒被人类发现,要从烟草种植说起。大约150年前的欧洲,种植烟草的农民遇到一个令他们十分困惑的问题,烟草长出的绿色叶子莫名其妙地出现浅绿色的斑纹,这使烟叶的产量和质量都受到严重影响。
出生于德国的农业化学家阿道夫·梅耶(Adolf Mayer),自1879年开始对烟草的种植展开了长时间的观察与实验研究。他在1886年发表了一篇关于这种疾病的论文,将其称为“烟草花叶病”,并详细描述了其症状。他发现,将患病烟草植物的汁液注入到健康植物的叶脉中,会导致这种疾病的传播。
当时,巴斯德、科赫等人提出的细菌致病学说占据主流,人们只知道传染病皆由细菌或其毒素引起,并不知道“病毒”的存在。梅耶使用光学显微镜在受感染的汁液中寻找真菌或细菌的迹象,但他一无所获。尽管如此,梅耶仍然得出结论,认为传染原是某种细菌,并错误地声称他能够使用滤纸多次重复地从被感染的汁液中获得“澄清滤液”,也就是不会导致传染的滤液。
1884年,法国微生物学家查理斯·尚柏朗发明了一种细菌无法通过的过滤器。因为尚柏朗过滤器的滤孔孔径小于细菌的大小,所以可以利用这一过滤器将液体中存在的细菌除去。1892年,俄国生物学家德米特里·伊凡诺夫斯基(Dmitry Ivanovsky)在研究烟草花叶病时发现,将感染了花叶病的烟草叶的提取液用尚柏朗过滤器过滤后,依然能够感染其他烟草,从而推翻了梅耶实验的结果。但是伊凡诺夫斯基也是细菌理论的坚定支持者,于是他提出这种滤过性病原体可能是细菌所分泌的一种毒素。
同一时期,荷兰人马丁努斯·贝杰林克(Martinus Beijerinck)也对烟草花叶病产生了浓厚的兴趣。贝杰林克的父亲是一位烟草种植商,所以他对烟草花叶病并不陌生。而且他和梅耶又是同事,两人因为研究领域相近所以交往甚密,贝杰林克从麦尔那里获得了不少有关烟草花叶病的研究信息。
1899年,贝杰林克重复了伊凡诺夫斯基的实验,并相信这是一种新的感染性物质。他还观察到这种病原体只在分裂细胞中复制,由于他的实验没有显示这种病原的颗粒形态,因此他称之为“contagium vivum fluidum(有传染性的活液)”,并进一步命名为“virus(病毒)”。这是一个拉丁语单词,意思是毒液。virus一词14世纪就出现了,但贝杰林克第一次将其与我们这种微生物联系在一起。
烟草花叶病毒是人类发现的第一种病毒,其后科学家还发现了导致牛口蹄疫等疾病的微小病原体。而伊凡诺夫斯基在其后的实验中也推导出病毒是颗粒形态。因为他发现,使用尚柏朗过滤器过滤的患病烟草叶子的滤液确实具有传染性,但是过滤12小时和36小时后采集的滤液却不具有传染性。
这只有在滤过性病原体是微粒的情况下才能解释通。因为微粒形态的病原体会逐渐淤积在过滤器的微小滤孔中,达到一定时间后,只有液体才能通过过滤器的滤孔,所以滤液不再具有传染性。
1931年,德国西门子公司发明了电子显微镜,可以将物体放大几万倍,使得人类第一次看到了比细菌更小的微观世界。利用电子显微镜,科学家终于在1939年观察到了烟草花叶病毒,并确认其为杆状颗粒。
随着接下来几十年的研究,人类对于病毒的认识越来越多,知道我们这种微生物无处不在。有科学家利用电子显微镜来计算病毒数量,结果在每毫升海水中共找到2.5亿个病毒颗粒。甚至在温度高达58摄氏度的溶洞内,也可以检测出我们。还有科学家研究了健康人的痰液,结果发现了170多种此前从未发现过的病毒。
现在人类知道,病毒是非常简单的有机物。我们由两种基本成分组成:核酸(RNA或DNA),以及保护核酸的蛋白质外壳。
由于我们的结构过于简单,所以我们自身缺乏生长或繁殖机制,只能依靠所感染的细胞存活。我们要完成我们的生命周期,就必须感染以细胞为基本结构单元的生物体。正是由于这个原因,我们才和人类产生了剪不断理还乱的关系。
不仅是人类,我们感染所有已知的细胞生物群落。对我们病毒而言,不管是生活在地壳深处的细菌,还是人体细胞,细胞都只是我们生活和繁殖后代的场所。从我们的角度看,人体就是一个栖息地。如同森林为鸟儿和松鼠提供栖息地一样,人体为我们这些微生物提供了赖以存活的环境。
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