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認(rèn)識埃博拉,以及浩瀚的病毒世界

2014-10-29 16:51 閱讀:1349 來源:生物360 責(zé)任編輯:李思杰
[導(dǎo)讀] 在埃博拉疫情侵襲西非的背后有一個恰好能體現(xiàn)一場噩夢矛盾之處的載體。它活著但已經(jīng)死了,簡單而又復(fù)雜,盲目而又具先知性,似乎能夠預(yù)見我們的每一個舉動。 對于研究病毒演變及行為的科學(xué)家來說,埃博拉病原體的本質(zhì)與數(shù)量龐大、歷史悠久、形態(tài)各異的各種病

    在埃博拉疫情侵襲西非的背后有一個恰好能體現(xiàn)一場噩夢矛盾之處的載體。它活著但已經(jīng)死了,簡單而又復(fù)雜,盲目而又具先知性,似乎能夠預(yù)見我們的每一個舉動。
 


    對于研究病毒演變及行為的科學(xué)家來說,埃博拉病原體的本質(zhì)與數(shù)量龐大、歷史悠久、形態(tài)各異的各種病毒并無不同。研究人員稱,所有的證據(jù)都顯示,自大約40億年前地球上出現(xiàn)第一批細(xì)胞開始,病毒就一直寄生在活細(xì)胞當(dāng)中。

    一些研究人員甚至表示,病毒先于宿主出現(xiàn)。它們基本上創(chuàng)造了細(xì)胞,并將其當(dāng)做可靠的、可延續(xù)的資源,日后可以用來產(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,“生命的自我維持能力源于”原始的病毒“團(tuán)體”.

    “病毒不僅僅是危險的、令人討厭的寄生體,”他還說。“它們還處于生物學(xué)的創(chuàng)新前沿,為問題的解決做著貢獻(xiàn),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(xì)胞中。它們會感染動物、植物、細(xì)菌、粘液菌,甚至是較大的病毒。它們在宿主細(xì)胞中大量**,不斷涌入周圍環(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,總重會超過所有藍(lán)鯨的重量。

    病毒并非想要四處漂泊。由于所謂的專性寄生物完全依賴宿主細(xì)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,否則它們就會迅速崩潰,特別是暴露在太陽、空氣或鹽中的時候。

    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,“對于病毒粒子來說,干燥的環(huán)境意味著死亡。”

    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時間,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(dāng)作危險廢物處理,表面都得用漂白劑沖洗。

    病毒善于通過一切可能的途徑,從一個宿主進(jìn)入另一個宿主,從一個細(xì)胞進(jìn)入另一個細(xì)胞。每當(dāng)生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)身體細(xì)胞交換信息的新方式后,果然就已經(jīng)有病毒在利用這個通道,尋找新目標(biāo)。

    最近,斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院(Stanford University School of Medicine)微生物學(xué)及基因?qū)W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(tǒng)分泌”途徑,即細(xì)胞消化一部分自身細(xì)胞質(zhì),然后將它們釋放到周圍的環(huán)境中,充當(dāng)針對其他細(xì)胞的信號分子,比如,告訴它們,現(xiàn)在是進(jìn)行新一輪組織生長的時候了。

    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達(dá)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(xì)胞的唯一方式就是沖破細(xì)胞,尋找并感染新細(xì)胞,而研究人員發(fā)現(xiàn)病毒粒子能夠在自噬的過程中搭便車,從而獲得自由。

    如此一來,病毒可以在不破壞完美的病毒工廠的情況下擴(kuò)大傳染范圍。研究人員推測,其他所謂的裸病毒或無包膜病毒(比如最近困擾美國及亞洲兒童的感冒病毒和腸道病毒)同樣能夠通過非傳統(tǒng)分泌途徑傳播。

    埃博拉等病毒已經(jīng)知道如何在從宿主細(xì)胞的細(xì)胞膜中盜取的一層脂質(zhì)的掩護(hù)下悄悄進(jìn)入、脫離細(xì)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(xì)胞互動部門的主管埃里克·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(xì)胞內(nèi)及細(xì)胞間的活動,了解被抗體包圍的病毒或細(xì)胞蛋白結(jié)合位上的病毒的精細(xì)原子結(jié)構(gòu)。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(xiàn)的科學(xué)家。

    研究人員已經(jīng)通過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,“我們發(fā)現(xiàn)了之前不知道的病毒。”事實可能會證明,這對新的致命病毒的探測非常重要。

    病毒還有一個顯著特點,它們?nèi)鄙僖恍〇|西。它們沒有核糖體——合成蛋白的細(xì)胞器,而蛋白是維持細(xì)胞存活的物質(zhì)。

    但病毒會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(xì)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(xiàn)為DNA或RNA,并將這些簡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。“雖然它們只不過是一堆蛋白和核酸,它們卻能侵入細(xì)胞,控制細(xì)胞。”

    “一方面,它們非常簡單,”恩奎斯特博士說。“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試圖摧毀它們的免疫系統(tǒng)。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,這也是該病毒最致命的特征之一。

    西奈山醫(yī)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,“這給了這種病毒巨大的優(yōu)勢,有助于它的增長和傳播。”

    埃默里大學(xué)醫(yī)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,病毒破壞了人體凝血系統(tǒng),導(dǎo)致人體不可控制地出血。等到人體筑起第二道防線——適應(yīng)性免疫系統(tǒng)時,通常為時已晚。

    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,從野生動物跨物種感染了人類。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(wěn)步**。

    “完美的寄生生物能夠**,且不殺死宿主,”安薩里說。“埃博拉病毒是蝙蝠身上的完美寄生物。”


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