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科普 - 病毒把人类搞死,自己也死了,它的目的是啥?

编辑:佚名 发表时间:2020-02-17   浏览次数:

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我们常说得病了是被病菌感染。

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   这里的 是指的病毒, 是指的细菌。细菌是许多疾病的病原体,包括肺结核、淋病、炭疽病、梅毒、鼠疫、沙眼等疾病都是由细菌所引发。而我们所熟知的麻疹、艾滋、流感、天花等,则是由病毒所引发。因此,病毒和细菌这两种东西都非常小,但是完全不同的。

 

细菌是一种单细胞生物体,生物学家把这种生物归入裂殖菌类。也就是说,它是一个活体细胞,所以我们如果被细菌感染,可以用抗生素杀死它。但被病毒感染后,却是任何抗生素都没有效果的——因为病毒根本就不是一种生命体——它结构简单,只含一种核酸(DNARNA),是一种介于非生命体与生命体之间的特殊生物体,只有进入细胞中,才具有生命力。也就是说,病毒自身没有新陈代谢的功能,也没有细胞,连细菌都不是。但是,病毒进入到细胞里之后,它却能够自我复制,细胞会因此而受到伤害(改变),这就是造成我们得病的一个原因。

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天花病毒

病毒侵入细胞的目的非常简单,就是自我复制,扩散病毒。但是前提是它要找到宿主,还要进入到细胞里面。如果它进入不到细胞里,那么它其实就跟无机物一样,是一个非生命体,对我们是产生不了任何伤害的。因此可以说,病毒这种特殊的生物体,是地球上最初的生命形式,不知道病毒的演化史,也就无法解开生命起源的奥秘。

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前寒武纪,蓝藻的化石痕迹。蓝藻其实是一种细菌

01:生命密码编译

我们知道,地球上最早的生物是细菌,出现在37亿年前,直到现在,细菌仍然是地球上最普遍的生命形式。

细菌一词来源于希腊语βακτηριον,意为小棍子,包括所有单细胞生物(细菌、藻类、真菌和原生动物)。细菌是单细胞微生物,用肉眼无法看见,但用显微镜就可以观察的到。我们知道,生物最小的单位就是细胞,作为单细胞微生物的细菌,其产生之早可以想象。

随着进化,细胞又分为原核细胞和真核细胞。地球上是先有原核细胞,后有真核细胞。原核细胞没有细胞核,结构比较简单;真核生物有细胞核,结构比较复杂。细菌是原核生物,人类、老虎、狮子这样的多细胞动物则是真核生物。

细胞有一层薄膜,称之为细胞膜,细胞膜把生命包裹在一个相对封闭的、稳定的环境中,但又与外界保持着一定的能量和物质的交流。拥有细胞的细菌的形成,无疑是生物进化史上最重要的一个跨越。

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真核细胞和原核细胞的区别和内部结构

那么,非生物是如何过渡到细菌这类原核细胞生物体的?

随着研究,科学家发现,在细菌出现之前,实际上还有一种更简单的生命体,那就是“RNA世界“DNA世界。如果我们把细菌(原核细胞生物体)比作一台机器,这台机器实际上已经很复杂了,人类的科技发展到今天,能够制造宇宙飞船、汽车、甚至是人工智能(AI),但是却无法制造一个细菌,即组装一个活的生命体。这足以证明生物的复杂性。

制造生物的难度有多大?这就相当于我们把汽车的零部件装进一个盒子里,不断的摇晃,经过无数次的碰撞,最后摇晃出了一台迷你汽车,并且这台迷你汽车能够自行运转,而且还能够自我复制,通过不断的复制,不断的改进,出现了卡车、轿车、吉普车等等各种类型的大汽车。在一个盒子里,摇晃零部件,形成一台汽车,难度虽然很大很大,但是,地球上毕竟有这些零部件,这就是说把生物形成的零部件聚集在一起的条件是存在的。

细胞是由分子组成的,分子是由原子组成的,地球的环境有利于有机分子形成大分子,不断组合。熟悉化学的人都知道,这世上有很多有序的化学反应,其实呢,生物进化的前身就是化学反应,即化学进化。化学反应也能够出现复制机制,只不过,这种复制机制不是很精确,在自然条件下,还有可能失控。化学反应如果有精确的指令,那就好了,于是“RNA世界就派上用场了。

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RNA的结构?????????????DNA在细胞内部的位置

RNA是核糖核酸,DNA是脱氧核糖核酸,核糖核酸和脱氧核糖核酸统称为核酸,是一种大分子结构。最初的生命世界,就是“RNA世界“DNA世界。生物学家一般认为RNA的产生先于DNADNARNA的近亲。RNA能编译遗传信息,也可以参与新陈代谢活动,因为核糖核酸是单链结构,可以实现折叠。

最早实现自我繁殖能力的其实是就是RNA,并且这种繁殖是有精确指令的。“RNA世界诞生的同时,地球上还进化出了一些没有精确复制能力的细胞,这些细胞的结构比今天的细胞的结构要简单得多,它们在复制的过程中总是出错。但是,它们擅长新陈代谢。直到有一天,这两个系统实现了共生,RNA寄生到了细胞之中,利用细胞的新陈代谢能力实现繁殖,而细胞得到的好处就是让新陈代谢有了指令,能够更加精确地复制自身。两者达成妥协之后,新的细胞就产生了。

因此,今天的一些细胞的最基本的一些功能,都是在漫长的时间里逐步进化和完善的。

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我们知道,印度尼西亚的Bajau民族,被逼居住在海上,做海上游牧民族。有历史记载的短短1000年,居然进化出了DNA分岔。Bajau民族具有人类独有的PDE10A基因。它使得巴瑶族的脾脏大了+50%,轻易可以潜水到-70米的地方。这个俗称的潜水基因十分强大。科学家甚至认为,进一步进化,他们将可以像亚特兰蒂斯人一样,生活在水底。1000年并不是很漫长的时间。以20/代人计算,也只有仅仅50代人。生物进化的速度,令人震惊。

02:病毒是如何影响人类进化的

人类在近代以前是不知道病毒这种半生物体的。病毒自身没有新陈代谢的功能,也没有细胞,可以看作是碎片化的RNADNA,这些碎片化的核糖核酸和脱氧核糖核酸,不仅仅包括病毒,还包括质粒(一种环状的DNA)、复制子(染色体)和抗生素等等。因此,位于生物与非生物之间的物体,不仅有病毒,还有抗生素、质粒和复制子等等。

现在我们知道,病毒是进入细菌和多细胞生物的细胞之中,利用细胞的新陈代谢能力来实现繁殖的。相对来说,单链结构的RNA的变异能力强,DNA的变异能力要弱一些。RNA寄生到了细胞之中,利用细胞的新陈代谢能力实现繁殖。打个不恰当的比喻:38亿年前,一个简单的生物体吞并了另外一个简单的生物体,然后,两者组成了一个新的生物体。

在现在的地球上,仍然存在着一些RNA病毒,它们进入细胞的方式,似乎一直延续着38亿年前的传统。RNA病毒是没有DNA的,有DNA的病毒称之为“DNA病毒。我们所熟知的麻疹病毒、埃博拉病毒、流感病毒都是RNA病毒;天花病毒、噬菌体则是DNA病毒。

病毒在没有找到它的宿主,没有寄宿在细胞里的时候,它是属于非生命体。因为它是非生命,所以就意味着我们现有的所有药物都杀不死它。因为它是非生命,当然不存在杀死它。因为病毒本身没有代谢,它简单到由一段基因链(有DNA的也有RNA的)和蛋白质膜组成,相当于一份基因包裹。当这份快递被送到其他生物的细胞表面,病毒会有一种进化出来的机制(一种化学方式)骗细胞膜开门。

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为什么酒精和紫外线可以消毒?

就是因为酒精和紫外线可以溶解病毒表面的蛋白膜,相当于把快递包裹的包装给撕了,里面的基因链就失活了。

病毒进入细胞的被称为靶点(这次的新冠病毒和SARS的靶点都是一种叫血管紧张素转化酶2的蛋白。由于入口主要在肺部,所以新冠状病毒的传染力比麻疹和流感要差很多。)病毒进入细胞后,会释放出它的基因链,去篡改原来细胞核中的基因,使这个细胞变成病毒的兵工厂,复制出无数的病毒。这就是病毒简单而强大的繁殖机制。

病毒是可以在任何时候利用这些碎片化遗传信息的。换句话说,它们可以进入地球所有生物的基因库(细胞体),而像我们人类这样的多细胞动物,是无法进入其他生物基因库的,除非运用转基因技术。

世界上所有的人类都共享人类基因库,人类与黑猩猩则共享灵长类动物基因库。跨物种的遗传信息,是无法发生交流的,这就是说,多细胞动物的遗传灵活性大大降低了,而病毒和细菌依然保持遗传的多样性与灵活性,这也是它们的一个巨大优势,因此,病毒和细菌仍然是地球上的霸主

在耶鲁大学科学家卡尔·齐默写的《病毒星球》里我们可以看到:我们这个地球到处充满病毒,比如我们看到的海水,一升海水里,起码有1000亿个病毒。

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既然病毒可以进入全地球生物的基因库,那么自然也可以进入人类的基因库。所以,在我们人类身体里面,这种病毒性的RNA/DNA基因片段有很多。也就是说,病毒可以在不同物种之间传递基因。这不是转基因技术,而是一种转基因技术的自然手段,在生物进化史上扮演着重要的角色。

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一个细菌的基本结构

细菌和病毒可以进行水平式的基因转移,那么,它们会不会悄悄改变人类的基因,影响人类的进化呢?答案是肯定的。科学家认为,人类至少有8%DNA来源于病毒。

为什么这些病毒会进入人类的基因库呢?

我们都知道人类感染病毒之后,病毒在人体内会有一个潜伏期,有的病毒潜伏时间长了,甚至都不知道自己来干嘛来了,从不危害人体,久而久之,我们人体就把它当作是自己的一份子了。而且,我们和病毒的关系不仅是攻防,也有合作。

卡尔·齐默在其著作《病毒星球》里就指出,所有哺乳类动物,当然包括我们人类,胎盘的产生就来自病毒的贡献。如果没有病毒的贡献,我们都进化不出来胎盘。哺乳动物能进化出胎盘,就是因为哺乳动物的祖先感染了一种病毒而导致的,这种病毒把抵御免疫系统攻击的能力转移给了哺乳动物,并且落实到生殖功能上。我们知道,胎儿的血型、基因与母亲是不一样的,但免疫系统却不会攻击胎儿。

为什么?就是因为胎盘拥有了欺骗免疫系统的能力。

03:我们的身体不只属于我们

从微观层面来分析病毒在人类进化史中的具体作用,恐怕非常的困难,但是,我们从宏观的视角来观察的话,会发现病毒真的改变了人类的生活。

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新航路开辟之后,感染了天花病毒的印第安人

我们在日常生活中会发现一个奇怪的现象,人类会咳嗽、会打喷嚏。咳嗽和打喷嚏其实就是病毒诱导我们这么干的。人类患了普通的感冒、流行性感冒,都会咳嗽、会打喷嚏,这是病毒在利用人类的飞沫进行繁殖,诱使自己的宿主作出符合它们利益的动作。而这些动作,我们人类自己是无法控制的。感冒了,如果故意抑制自己不咳嗽,那么,嗓子会感觉非常难受,咳出来才会感到舒服。打喷嚏更是如此,常常在不经意之间就打了一个喷嚏。人类感染了水痘病毒,皮肤会痒,我们就会不由自主地抓痒。抓痒的过程,就是水痘病毒进一步传播的过程。人类感染了霍乱病毒,会腹泻。腹泻就是有利于病毒通过粪便和水源进行传播。这都是病毒为了自身的繁殖,而诱导人类做出一些符合它们利益的动作。

病毒为了自身的繁殖,会想出来各种办法。因此,我们的身体其实不仅属于自己,还属于身上的微生物。我们不要误认为,我们可以控制我们自己的某些行为,例如咳嗽、打喷嚏、腹泻就是我们所不能控制的。我们身体里微生物的数量,超过了我们人体细胞的数量。事实上,具有较长潜伏期的病毒,其实更聪明,它能够在潜伏期内不知不觉地进行传播。

04:不断进击的病毒

宿主与病毒长期和平相处,这个宿主其实就是自然宿主。我们人类身上也有一些病毒,对我们是无害的,或者说它已经是我们身体上的微生物群落中的一个物种了。换句话说,有些病毒,为了生存,会主动朝着适应宿主的方向快速进化的。

为了便于理解,我们用西方吸血鬼的故事来打比方。

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传说德古拉是全世界所有吸血鬼的世祖。当德古拉看上你的时候,他会在你脖子上开血口,把你的血吸干(其实是吸60%),再把自己的血液输灌给你。宛若情人,摩挲着你的颈部。这样温柔缠绵的过程,有着一个非常诗意的名字:初拥。英文叫做The embrace

初拥之后,人就变成了吸血鬼。同时也获得了再次传染的能力。如果她再去咬一个人,这个人也会变成吸血鬼。传说中,德古拉是第0代。凡是被德古拉亲齿过的,是第1代吸血鬼。他们也具有非常强大的魔力和传染力。有好几个亲王级的人物。凡被1代吸血鬼初拥的。称为2代吸血鬼。法力有所下降。再传染,则是3代,4………

依次类推。整个逻辑中,最重要的一点,是法力逐代降低。好比驱魔人去到乡野郊区,随便来一群杂兵喽啰,三二下就杀光了。

病毒也是这样,从一类宿主到了另一类宿主身上时,会为了适应新宿主而快速进化,减少新宿主免疫系统对它们的剿杀。病毒的寿命都是很短的。一般都不超过7天。甚至1天。为了生存,它们不得不快速繁殖(分裂,进化),人间三月,病毒千年。按照生物学标准的变异——生存模型。今天的病毒A,明天裂变出儿子A1,后天裂变出孙子A2……

对于A1,它有很多兄弟辈。可能有十万个数量级。哪个最有可能在新宿主体内活下去呢?答案是:最不像爸爸的那个。

A1aA1bA1c三兄弟:

A1a感染后病人嗝屁。尸体被火化。

A1b感染后病人发烧。被隔离观察。

A1c感染后啥事没有。继续传播下一个。

可见,病毒害最轻的病毒,传播最广,生存几率最大。

经济学有句术语:

消费者和消费者竞争。

生产者和生产者竞争。

生产者和消费者从不竞争。

同支同源的同胞兄弟,最容易和你竞争相同的土壤、水源、蛋白质。当每个人身上都携带无害的A1c,则留给恶性兄弟A1aA1b生存空间就会减少。它们会因为没有食物(细胞体)而饿死

人的身上,长期携带几千种病毒。都是当年各种传染病遗留下来的。这些病毒的存在,使得人类不会再受类似病毒传染。比如,康熙皇帝得过天花后,就被确定为皇位继承人——在那个时代,天花是一种人类很容易患,却又很难治愈的病。但是一旦熬过去活下来,体内就有了所谓的抗体——不再怕感染天花的小康熙,顺利接过皇位。

故而,在每一代的复制传播中,只有最人畜无害的病毒,才能人丁兴旺。

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05:烈性病毒是怎么回事

病毒的目的是为了繁殖自己,那么如果病毒很快把宿主杀死了,病毒就没有办法繁殖自己,所以这种病毒对病毒本身来说其实是不合适的。但为何又有些病毒,非常的凶猛,人体感染之后,很快就会发病,并且还会死亡?人类死亡之后,这些病毒也将随之失去了栖息地而死亡。当宿主死亡速度超过传播速度,随着宿主的死亡,病毒也就一起凉凉了。那病毒为何自取灭亡?

实际上,有时候病毒也是没办法的,因为宿主不一样,它的进化亦并非万能的。简单来说就是,很多病毒在遇到人之前没有做好跨种传染的准备。比如我们知道的蝙蝠,身上带有很多病毒,一旦传到人身上,人就受不了。

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因为同为哺乳类生物宿主,人类与蝙蝠是有很大差别的。比如,通过几百万年的进化,蝙蝠天天浑身发烧40度,搁人身上,早就烧成智障挂了,但它们不会。这样一来,适应了蝙蝠40度体温的病毒,一旦传到人身上,人哪还能受得了?要知道,即便是人和人之间,免疫力也是各不相同的,更何况是从原来的野生动物宿主身上来的病毒呢。

总之,高度毒力的做法对于病毒自身是不利的,但病毒有时也没办法,它们首先要自保,这个过程的进化可能就朝着不同的方向奔去——促使新宿主向原宿主靠齐,结果就是新宿主受不了,死亡。一种就是进化适应新宿主,大家和平共处,通过岁月,慢慢相互作用。

简而言之,病毒虽然没有思维,但是庞大的数量会构成进化算法。它们非常聪明,会快速变异以便于更好的传染。不利于传染的变异个体很快死掉了,只有那些适于生存和传染的变异体才会走得更远。所以,一般来说,病毒在进化和变异的过程中,它会向着那种低毒性和更强的传染性发展。低毒性和传染性对病毒本身来说是有利的,以便于自己在宿主体内长期生活,以及传染更多的宿主。