編者按 病毒是如何起源的？科學(xué)家在研制抗擊新冠病毒的藥物中，正在進(jìn)行哪些工作？針對(duì)新冠病毒研發(fā)有效的臨床救治藥物，努力提高治愈率，降低病死率，是當(dāng)前我國(guó)科研工作者應(yīng)急攻關(guān)的重中之重。2月15日，在國(guó)務(wù)院聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制就新冠病毒藥物研發(fā)和科研攻關(guān)最新進(jìn)展情況在北京舉行的新聞發(fā)布會(huì)上，科技部生物中心主任張新民介紹，藥品篩選和治療方案已取得積極進(jìn)展：科技部組織全國(guó)優(yōu)秀的科研團(tuán)隊(duì)，利用計(jì)算機(jī)模擬篩選、體外酶活性測(cè)試等方法對(duì)七萬(wàn)多個(gè)藥品或化合物進(jìn)行篩選，目前，科研攻關(guān)組已聚焦到少數(shù)幾個(gè)藥品，磷酸氯喹、倫地西韋、法匹拉韋等一批藥物先后開(kāi)展臨床試驗(yàn)，目前部分藥物已經(jīng)初步顯示出良好的臨床療效，本期周刊聚焦病毒的起源和藥物研發(fā)以及心理抗疫。 大部分病毒的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，基本上就是一個(gè)蛋白質(zhì)構(gòu)成的外殼包著一些遺傳物質(zhì)，平時(shí)就與死物無(wú)異，一旦感染細(xì)胞，它們就將自己的基因注入宿主細(xì)胞當(dāng)中，利用宿主細(xì)胞復(fù)制自身產(chǎn)生新的病毒。病毒是生物嗎？它們又從何而來(lái)呢？下面，我們就來(lái)看看病毒起源的三個(gè)假說(shuō)。 假說(shuō)一 遠(yuǎn)古大分子。有一些大分子，比如RNA、DNA以及蛋白質(zhì)開(kāi)始或獨(dú)立或彼此協(xié)作地復(fù)制自身，這個(gè)階段可以稱(chēng)為“分子生命”。然而在一片祥和的分子生命中卻產(chǎn)生了一個(gè)異類(lèi)，那就是包括現(xiàn)存所有生物的最近共同祖先“露卡”（LUCA）在內(nèi)的一些分子生命，它們發(fā)展出了一個(gè)改變了生命法則的結(jié)構(gòu)，那就是細(xì)胞。擁有膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞可以更好地保護(hù)其中嬌弱的RNA和蛋白質(zhì)等核心大分子，極大增強(qiáng)了這些生物的適應(yīng)力，意味著它們會(huì)把原始的分子生命摁在地上摩擦。有一種假說(shuō)（The Virus-First Hypothesis）就認(rèn)為，病毒正是原始分子生命世界的“遺民”。這個(gè)假說(shuō)一度十分盛行，畢竟病毒的構(gòu)造是如此簡(jiǎn)單，乃至簡(jiǎn)陋，它們與細(xì)胞生命的差異又是如此巨大。 有些病毒經(jīng)提純后還能形成結(jié)晶，這對(duì)于細(xì)胞生物是無(wú)法想象的。更實(shí)錘的證據(jù)來(lái)自“擬病毒”（Virusoid），它就是一個(gè)RNA分子。擬病毒沒(méi)辦法直接感染細(xì)胞，但是它可以感染病毒，確切地說(shuō)是在某些病毒感染細(xì)胞的時(shí)候通過(guò)搭便車(chē)來(lái)順便復(fù)制自己、擴(kuò)散自己，從而能引發(fā)一些諸如人類(lèi)丁型肝炎之類(lèi)的疾病。 假說(shuō)二 “叛逃”的基因。基因也能叛變？對(duì)，在這個(gè)假說(shuō)（The Progressive Hypothesis）里，基因?yàn)榱俗屪约毫鱾飨氯ナ裁词虑槎甲龅贸鰜?lái)。 細(xì)菌中廣泛存在一種名叫“質(zhì)?！保╬lasmid）的小片段環(huán)狀DNA，這些基因基本上就是一群打工仔、臨時(shí)工，細(xì)菌隨時(shí)可以從環(huán)境中吸收它們?yōu)榧核?，也隨時(shí)可以趕走它們。 在很多細(xì)菌中，除了自身原本的DNA以外，還經(jīng)常會(huì)有一些小片段的環(huán)狀DNA，那些被稱(chēng)為質(zhì)粒。于是在漫長(zhǎng)的演化中，有些質(zhì)粒學(xué)會(huì)了一件事：我們不要一輩子打工！這些質(zhì)粒從打工仔變成了二五仔，反過(guò)來(lái)把它們的細(xì)菌老板給劫持了，奪走了細(xì)菌所有的營(yíng)養(yǎng)來(lái)復(fù)制自身。隨著時(shí)間推移，有些質(zhì)粒就變成了病毒。 細(xì)菌經(jīng)常會(huì)遭受一類(lèi)叫作“噬菌體”的病毒感染，有些觀點(diǎn)認(rèn)為噬菌體來(lái)源于質(zhì)粒。而人類(lèi)以及所有動(dòng)物、植物的細(xì)胞和細(xì)菌很不一樣，我們都屬于“真核生物”，細(xì)胞當(dāng)中并沒(méi)有細(xì)菌那樣的質(zhì)粒，但還是有那么一些基因蠢蠢欲動(dòng)。它們不肯在染色體上好好待著，而是在細(xì)胞核里左右橫跳，一會(huì)兒跑到這個(gè)染色體上，一會(huì)兒跑到那個(gè)染色體上。不過(guò)這幫調(diào)皮搗蛋的基因倒是有一個(gè)仙風(fēng)道骨的名字——轉(zhuǎn)座子（transposon）。 根據(jù)分子生物學(xué)檢測(cè)，很多轉(zhuǎn)座子都擁有和病毒非常相似的基因序列，兩者將自己整合進(jìn)宿主細(xì)胞染色體的機(jī)制也高度相似。尤其是其中的“病毒樣逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子”（Retrotransposon）與某些病毒簡(jiǎn)直相似到了令人發(fā)指的程度，唯一的不同只是這些轉(zhuǎn)座子還不能像病毒一樣在細(xì)胞之間遷移而已。 然而病毒的身世到這里卻依舊撲朔迷離，因?yàn)樗鼈兏揪筒蛔裱话闵锏难莼Ｊ健?/p> 病毒感染的一般流程是：把自己的基因注入宿主細(xì)胞當(dāng)中，然后利用宿主細(xì)胞復(fù)制自己的基因，并且制造構(gòu)建病毒顆粒所需的各種材料，最后操控細(xì)胞將病毒顆粒的各個(gè)零件連同病毒的基因一起包裝成新的病毒顆粒，釋放出去感染別的細(xì)胞。但是在這個(gè)過(guò)程中，病毒每時(shí)每刻都在和各種生物交換基因。 比如說(shuō)病毒在指揮宿主細(xì)胞包裝病毒顆粒的時(shí)候，有時(shí)候會(huì)把一些宿主細(xì)胞的DNA給一塊包進(jìn)去，或者不小心在宿主細(xì)胞當(dāng)中留一點(diǎn)點(diǎn)自己的基因。哺乳動(dòng)物中有一個(gè)用來(lái)阻止母體免疫系統(tǒng)攻擊胎兒的基因，就是某個(gè)病毒在一億多年前不小心落在我們細(xì)胞中的。而在病毒跨物種傳播的時(shí)候，經(jīng)常導(dǎo)致基因從一個(gè)物種轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物種。 假說(shuō)三 沉淪的細(xì)胞生物。進(jìn)入21世紀(jì)以后，一系列發(fā)現(xiàn)開(kāi)始讓科學(xué)家愈發(fā)意識(shí)到病毒的起源還有別的可能性。 2003年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種非常不講道理的病毒——“擬菌病毒”（Mimivirus），這個(gè)病毒的體型達(dá)到了0.4到0.5微米，在顯微鏡下看都快跟細(xì)菌差不多了。引發(fā)這次疫情的冠狀病毒都被認(rèn)為是比較大的一類(lèi)病毒了，體型也不到0.1微米。 2008年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了第二種大病毒，將其命名為“媽媽病毒”（Mamavirus），從此一種又一種“大病毒”（Giant Virus）開(kāi)始接二連三地出現(xiàn)在人類(lèi)的視野中，到2013年發(fā)現(xiàn)的“潘多拉病毒”（Pandoravirus）更是把最大病毒的記錄刷到了1微米以上。 目前已知最大的病毒“潘多拉病毒”，它看上去和一個(gè)細(xì)菌幾乎沒(méi)什么區(qū)別。 從此，病毒與某些單細(xì)胞生物的界限開(kāi)始變得模糊了起來(lái)，比如說(shuō)“擬菌病毒”的結(jié)構(gòu)與基因和一類(lèi)叫作“古菌”的單細(xì)胞生物非常相似，唯一的不同是，擬菌病毒丟失了一部分自主完成細(xì)胞分裂的關(guān)鍵基因，所以不得不寄生在其他生物的細(xì)胞當(dāng)中，利用宿主的細(xì)胞來(lái)生長(zhǎng)繁殖。 于是就有了病毒起源的第三種假說(shuō)（The Regressive Hypothesis），認(rèn)為病毒本質(zhì)上是墮落的生物。有些單細(xì)胞生物在長(zhǎng)期寄生生活中，逐漸退化掉絕大部分細(xì)胞結(jié)構(gòu)，最終變成了這種“活死人”一般的樣子，而像擬菌病毒之流就是剛剛開(kāi)始?jí)櫬涞墓啪?/p> 為什么致命病毒總是來(lái)自野生動(dòng)物呢？讓我們從演化的角度分析一下。 “最好”的病毒，是既不引起太嚴(yán)重的癥狀（不然搞死了宿主自己也完蛋），但也不能太溫和（畢竟宿主身上往往同時(shí)寄生著別的病毒，搶資源的時(shí)候該下的狠手還是得下）。所以在漫長(zhǎng)的演化中，這種博弈會(huì)促使病毒最終與宿主達(dá)成某種默契，比如說(shuō)人類(lèi)與可能會(huì)引起普通感冒的鼻病毒就屬于這種關(guān)系。 但是，病毒會(huì)變異，有些變異會(huì)導(dǎo)致病毒的宿主改變。病毒與新的宿主沒(méi)有長(zhǎng)期磨合的默契，就會(huì)出現(xiàn)“下手沒(méi)輕沒(méi)重”的問(wèn)題，其中有些下手特別重的就會(huì)給宿主帶來(lái)致命疾病。 在長(zhǎng)期的演化中，人類(lèi)已經(jīng)和那些從遠(yuǎn)古祖先開(kāi)始一路陪伴的病毒達(dá)成完美默契了，與從家畜那里來(lái)的病毒，比如麻疹、流感等等，磨合得還不完美，但多少有點(diǎn)默契，所以極少引起很?chē)?yán)重的疫情。唯獨(dú)來(lái)自野生動(dòng)物的病毒跟人類(lèi)絲毫沒(méi)有一丁點(diǎn)磨合，因此引起大瘟疫的疾病幾乎全部來(lái)自野生動(dòng)物。因此，希望大家平時(shí)盡量遠(yuǎn)離野生動(dòng)物，包括流浪動(dòng)物，更不要去飼養(yǎng)、食用野生動(dòng)物。（作者：唐騁 作者單位：中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心） |