病毒
bìng dú
病毒是一种微小的传染性颗粒,由包裹在蛋白质外壳中的遗传物质构成,只能通过劫持活的宿主细胞来繁殖。
Definition
病毒是一种比细菌小得多的微小颗粒,只能通过进入活细胞并劫持其内部机制来自我复制,感冒、流感和水痘正是通过这种方式,在细胞之间、人与人之间传播;病毒在细胞外并不能算是真正意义上的生物,只是像一封没有人阅读的信件那样静止不动地存在。更准确地说,病毒是一种非细胞性的传染因子,由DNA或RNA构成的遗传物质外包裹一层蛋白质衣壳组成,有时外面还有一层脂质包膜,如果没有宿主细胞的核糖体和酶,它就无法进行代谢或繁殖;抗生素无法杀死病毒,但疫苗能够预防许多病毒性疾病,一些抗病毒药物也能减缓病毒的复制。在分子层面,病毒按基因组类型、衣壳对称方式,以及是否具有包膜来分类,感染过程经历吸附到特定受体、侵入、脱壳、利用宿主机制进行基因组复制和基因表达、组装,以及通过裂解或出芽方式释放这几个阶段;RNA病毒突变速度很快,因为它们的聚合酶缺乏校对功能;HIV等逆转录病毒会把RNA逆转录为DNA并整合进宿主基因组;而感染细菌的病毒,即噬菌体,是地球上数量最多的生物实体。
Example
典型的病毒直径约为$20$到$300\ \text{nm}$,因此大约$100$个流感病毒并排排列,才能横跨一个细菌的宽度;流感、麻疹和艾滋病都是病毒性疾病,而链球菌性咽喉炎和结核病则是细菌性疾病。新型冠状病毒的基因组是一条约含$30{,}000$个核苷酸的单链正义RNA,编码用于附着ACE2受体的刺突蛋白;甲型流感病毒在两种毒株感染同一个细胞时,会重新洗牌其$8$个基因组片段,这正是新型大流行毒株产生的机制。
Key Insight
病毒正是"它算不算是生物"这个问题真正难以回答的原因,因为它们携带基因并会演化,却没有细胞,也无法独立利用能量或进行繁殖;它们的演化速度快到可以被实时观察到:一个长期感染者体内的病毒种群,每天就能取样到几乎所有可能出现的单点突变,这也是为什么抗病毒疗法和疫苗必须针对高度保守的结构进行设计的原因。