導(dǎo)讀：在病毒的世界里，站在生命舞臺(tái)中央的，仍然是RNA。

生命的法則（之二）

病毒的奧秘

文 | 立峰

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生命是什么？用生命的兩個(gè)基本特征，我們就能給出最簡(jiǎn)潔的回答：

1、以持續(xù)的能量輸入，維持新陳代謝等各種生命活動(dòng)，即生命以負(fù)熵為生；(見上篇生命的法則（之一） 生命是什么？)

2、帶有某種遺傳物質(zhì)，并能夠進(jìn)行自我復(fù)制、生殖繁衍。(此乃本文重點(diǎn))

而說(shuō)到遺傳物質(zhì)，我們憑借常識(shí)就能說(shuō)出DNA和RNA。但兩者之間，除了表面的不同，真正區(qū)別究竟在哪里呢？

要知道除了病毒以外，地球上所有生物的遺傳物質(zhì)都是DNA。所以，要說(shuō)清楚RNA究竟是何方神圣，我們就不得不從病毒Virus，這個(gè)令人談之色變的新晉網(wǎng)紅說(shuō)起。

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提到病毒，我們腦海中常會(huì)出現(xiàn)疾病、死亡等令人沮喪的詞匯，即便病毒小到根本無(wú)法被感知，它卻與人類的生存、演化密不可分。無(wú)論是在現(xiàn)在這個(gè)特殊的時(shí)刻，抑或放眼地球的生命演化史、及整個(gè)人類歷史，病毒都扮演了無(wú)比重要的角色。可以說(shuō)病毒與人類，共同擁有著現(xiàn)在的地球。

病毒對(duì)人類的影響非比尋常，它除了品種繁多、數(shù)量巨大外，也是地球上最古老的生物，甚至今天所有地球生命，都極有可能是在大約40億年以前，起源于病毒的。

2011年，科普作家卡爾·齊默Carl Zimmer，應(yīng)美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生研究院NIH的“病毒星球計(jì)劃”公益活動(dòng)之邀，整合了全球的病毒學(xué)研究成果，寫了一本《病毒星球》，也為大眾打開了一扇重新認(rèn)識(shí)生命的窗口。

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自文明誕生之初，就有著一代代的哲人學(xué)者，孜孜不倦地探索著生命的奧妙。那么，在生命與非生命之間，是否真的存在著一條涇渭分明的界線呢？

歷史上人們對(duì)這個(gè)問(wèn)題的答案，也許一直是肯定的，直到俄國(guó)生物學(xué)家伊萬(wàn)諾夫斯基1892年，在研究煙草花葉病時(shí)，第一次得知了比細(xì)菌要小很多的煙草花葉病毒的存在。

自從發(fā)現(xiàn)病毒，生命與非生命的界線，也變得日益模糊起來(lái)。

我們要了解病毒，弄明白它究竟是不是生命，最好的辦法是找一個(gè)參照物——細(xì)菌。也許很多小伙伴，壓根兒就不清楚病毒與細(xì)菌的區(qū)別，這個(gè)辦法，也便于我們對(duì)兩者都能有一個(gè)大致的認(rèn)識(shí)。

1、病毒的結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)陋，就是在一個(gè)蛋白質(zhì)外殼里，裝了點(diǎn)兒遺傳物質(zhì)，即DNA、或RNA；

然而在自然界，即便最簡(jiǎn)單的單細(xì)胞生物，比如細(xì)菌，都有著完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，在細(xì)菌的細(xì)胞核里，藏有它的遺傳物質(zhì)DNA。

也就是說(shuō)，病毒相比于細(xì)菌，這種最簡(jiǎn)單的、具有整套細(xì)胞結(jié)構(gòu)的單細(xì)胞生物，其結(jié)構(gòu)和裝備，都要簡(jiǎn)陋和寒磣得多。

2、病毒實(shí)在是太小了，它的直徑只能以納米來(lái)衡量，是一種分子級(jí)別的存在；而細(xì)菌卻是單細(xì)胞生物，屬于微米級(jí)別。一個(gè)病毒的大小，僅是細(xì)菌的1%～0.1%。

如果把細(xì)菌看成一個(gè)體重100斤的女子，那么病毒就是她手里的一個(gè)甜瓜或幾個(gè)香蕉。

以艾滋病毒為例，如果把全世界所有艾滋病毒收集在一起，恐怕只有一湯匙那么多；而若是把世界上所有的病毒，全都裝進(jìn)原油桶中，大概也只能裝滿10桶。因?yàn)椴《镜膫€(gè)頭實(shí)在是太小了。

圖片來(lái)源 知名科普類博主 柴知道 

正因?yàn)椴《炯葲]細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，其個(gè)頭與細(xì)菌相比，又過(guò)于微不足道，所以用可以殺滅細(xì)菌的抗生素，來(lái)對(duì)付病毒，會(huì)完全不起作用。事實(shí)上，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)在病毒面前，至今都沒有任何真正有效的藥物；而要戰(zhàn)勝侵入人體、興風(fēng)作浪的病毒，能夠指望的，只有人體自身的免疫力。

但病毒的個(gè)子雖小，其數(shù)量和種類卻毫不遜色，據(jù)《病毒星球》統(tǒng)計(jì)，病毒的種類和數(shù)量，都超過(guò)了今天地球其他生物的總和。

3、病毒是一種介于生命和非生命之間的東西，模糊了生命的邊界。自從發(fā)現(xiàn)病毒，人類才發(fā)現(xiàn)，原來(lái)生命與非生命之間，并不總是那么涇渭分明。

如果說(shuō)病毒是非生命，因?yàn)楫?dāng)病毒顆粒飄散在空氣中時(shí)，它就跟灰塵差不多，完全沒有生命跡象。此時(shí)的病毒，即無(wú)法利用環(huán)境中的能量，進(jìn)行新陳代謝，更沒能力進(jìn)行復(fù)制和繁衍，所以很難說(shuō)它是一種生命。

但病毒有時(shí)候又是生命。當(dāng)一個(gè)病毒如愿以償、入侵了宿主細(xì)胞，就會(huì)立刻活躍起來(lái)，爭(zhēng)分奪秒地利用宿主細(xì)胞中的能量和原材料，復(fù)制自己的遺傳物質(zhì)，并用遺傳物質(zhì)來(lái)指導(dǎo)新蛋白質(zhì)的合成。

只有成功入侵宿主細(xì)胞，病毒能才呈現(xiàn)生命現(xiàn)象，不斷“生兒育女”、復(fù)制出無(wú)數(shù)一樣的病毒，并伺機(jī)侵入其它細(xì)胞、繼續(xù)繁殖。而當(dāng)新病毒組裝完成后，如果沒有遇上合適的條件，它們同樣會(huì)回到非生命的狀態(tài)，等待合適的宿主細(xì)胞、伺機(jī)而動(dòng)。

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病毒與其它生物相比，還有個(gè)根本區(qū)別，即病毒的遺傳物質(zhì)并不總是DNA，而經(jīng)常是RNA。

今天的地球上，除病毒以外的所有生命形式，無(wú)論動(dòng)物、植物、細(xì)菌、真菌，全都是以DNA作為遺傳物質(zhì)的。

原因很簡(jiǎn)單，同為遺傳物質(zhì)，RNA是原始的單鏈結(jié)構(gòu)，進(jìn)行自我復(fù)制時(shí)，錯(cuò)誤率較高；而DNA的雙鏈結(jié)構(gòu)，則有著較強(qiáng)的穩(wěn)定性，自我復(fù)制才不容易出錯(cuò)，從而保證了基因向后代傳遞的準(zhǔn)確性。

相比于古老的RNA，DNA復(fù)制時(shí)的錯(cuò)誤率大大降低，顯然是一種很大的進(jìn)步。

但在病毒的世界，以RNA作為唯一遺傳物質(zhì)的情況，卻相當(dāng)普遍?？梢?，病毒本身就是種最原始、最古老的東西。而我們?cè)诂F(xiàn)實(shí)當(dāng)中，遇到的那些琢磨不定、容易變異的病毒，都是RNA病毒。

正因?yàn)檫@些病毒變異性強(qiáng)、穩(wěn)定性差，所以才如此地難以對(duì)付，就連現(xiàn)代醫(yī)學(xué)都對(duì)它們束手無(wú)策。令人頭疼的RNA常見病毒有，流感、禽流感、艾滋病、登革熱、埃博拉、SARS、MERS，以及正在蔓延全球的Corona Virus等等，它們始終變化多端、捉摸不定。

前不久“中科院西雙版納熱帶植物園”網(wǎng)站發(fā)表的一篇論文表明，僅短短兩個(gè)多月，該病毒就已經(jīng)演化出了好幾代新的毒株。

病毒RNA在復(fù)制過(guò)程所產(chǎn)生的錯(cuò)誤，使得病毒只需積累短短幾代，就能演化出完全不同的遺傳信息。因此，病毒在很短時(shí)間內(nèi)，就能夠適應(yīng)環(huán)境、獲得更多生存機(jī)會(huì)。RNA病毒的這個(gè)特點(diǎn)，反而成為了它獨(dú)特的生存優(yōu)勢(shì)。

比如幾乎每年都會(huì)光顧各國(guó)的流感病毒，正是RNA復(fù)制時(shí)的高錯(cuò)誤率，使得流感病毒的特征總是處于變化之中。于是，人體的免疫細(xì)胞，每次遇上以新面目出現(xiàn)的流感病毒，總是顯得顧此失彼、疲于應(yīng)付。而反過(guò)來(lái)，病毒卻獲得了很強(qiáng)的適應(yīng)性。

這也正是諸如流感、禽流感，以及Corona Virus等等RNA病毒，隔三差五，就又回到人群之中興風(fēng)作浪的原因。因?yàn)椋《镜倪@種快速變異性，給病毒疫苗、以及抗病毒藥物的研制，大大增加了難度。

相比之下，DNA病毒的種類卻十分有限，常見的有：天花病毒、乙肝病毒、噬菌體等。因?yàn)?/span>DNA的雙鏈結(jié)構(gòu)遺傳物質(zhì)，讓病毒性狀也顯得超級(jí)穩(wěn)定。

比如天花，就是種相當(dāng)古老的病毒，最早關(guān)于天花的記錄，出現(xiàn)在古埃及。有人在公元前12世紀(jì)的埃及法老拉美西斯五世的木乃伊上，發(fā)現(xiàn)了疑天花皮疹的跡象。

而15世紀(jì)末，歐洲人踏上美洲大陸時(shí)，也順便帶去了天花病毒，無(wú)意中借助天花等傳染病，在一百多年里，就殺死了原住民人口的95%。而在世界范圍內(nèi)死于天花的人口，累計(jì)超過(guò)十億。

1798年，英國(guó)醫(yī)生愛德華·詹納Jenner從擠奶女工身上發(fā)現(xiàn)，人對(duì)天花和牛天花兩種病毒，是交叉免疫的，而人感染牛天花時(shí)，只有些輕微的癥狀。這個(gè)重大發(fā)現(xiàn)，催生了天花疫苗的發(fā)明。即，在人身上接種牛天花病毒，以激活人體特定的免疫反應(yīng)，使接種者從此獲得對(duì)天花病毒的終生免疫力。這便是我們?cè)缒瓿Ｒ姷降?/span>“種牛痘”。

對(duì)付細(xì)菌入侵，人們可以使用抗生素來(lái)殺死細(xì)菌，但一旦面臨病毒的攻擊，人類卻總是束手無(wú)策；唯一的辦法，就是激活人體內(nèi)的特定抗體、加以對(duì)抗。所以，以目前我們有限的醫(yī)療手段，最多只能是抗病毒，而遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法殺死病毒。

1979年，WHO宣布天花在世界范圍被徹底消滅。而天花，這種年代久遠(yuǎn)、殺人無(wú)算的病毒，之所以能夠被人類徹底征服，因?yàn)樗此苾春?、卻存在太多缺點(diǎn)：

1、天花病毒只存在于人體，所以只要它在人群中被消滅，就可以被認(rèn)為滅絕。而有許多病毒如Sars、禽流感，同時(shí)存在于動(dòng)物體內(nèi)，所以只要相應(yīng)的寄生動(dòng)物存在，病毒就永遠(yuǎn)無(wú)法被徹底消滅。

2、天花病毒是DNA病毒，超級(jí)穩(wěn)定、千年不變，因而成了個(gè)可以被瞄準(zhǔn)的固定靶；所以，凡得過(guò)天花的人，一旦病好，都將獲得終身免疫。

3、天花病毒還有個(gè)豬一樣的隊(duì)友，就是牛天花。詹納醫(yī)生由此發(fā)明了針對(duì)性的、簡(jiǎn)單有效的免疫方法，接種牛痘，而得以徹底杜絕病毒產(chǎn)生的威脅。

因此，能剿滅天花病毒，并非因?yàn)槿祟惏l(fā)明了對(duì)付病毒的特效藥，而只是發(fā)明了特定疫苗，有效激活了人體自身的特異性免疫力。

雖然天花在世界范圍內(nèi)被消滅，但人類在同病毒的戰(zhàn)爭(zhēng)中，依然危機(jī)四伏、前途未卜。像天花病毒這樣的缺心眼兒DNA病毒，畢竟是極少數(shù)，能戰(zhàn)勝它也完全是一種僥幸。

現(xiàn)在困擾人類的大部分病毒，都是RNA病毒，變異性極強(qiáng)。比如流感病毒。幾乎每年卷土重來(lái)的流行性感冒，是一種劇烈的傳染病，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致死亡。全世界最著名的一次流感大爆發(fā)，就是1918年的西班牙大流感，在當(dāng)時(shí)世界18億人口當(dāng)中，有30%被感染，導(dǎo)致了超過(guò)5000萬(wàn)人的死亡。而時(shí)下正在肆虐全球的Corona Virus，也是一種RNA病毒，同樣極難對(duì)付。

因?yàn)?/span>RNA的天生缺陷，幾乎全部的地球生物，都放棄了用它來(lái)作為自己的遺傳物質(zhì)，而選擇了更穩(wěn)定、也更精確的DNA。

但反過(guò)來(lái)，穩(wěn)定的DNA天花病毒被消滅了，而渾身缺點(diǎn)的RNA病毒——這個(gè)地球最初的生命形態(tài)，卻生機(jī)勃勃地存在了幾十億年，甚至將與地球生物同生共死，繼續(xù)著貓捉老鼠的游戲。

在病毒世界里，站在生命舞臺(tái)中央的，仍然將是——RNA。