病毒是生命嗎?曾經(jīng)這個問題困擾了科學(xué)家。 我們一般對生命的定義至少要包括自我繁衍、新陳代謝等特性。 而病毒卻不能自己獨立繁殖和新陳代謝。因為它沒有細(xì)胞的相關(guān)結(jié)構(gòu)。 但是,越來越多的人傾向?qū)⒉《緞澋缴懂?。因?strong>一份權(quán)威期刊的證據(jù)表明,病毒和細(xì)胞其實是同源的,即病毒和細(xì)胞有著同一個共同祖先。 所以,如果細(xì)胞算是“活”的生命,自然病毒也算是“活”的——只不過策略不一樣! 雖然病毒無法獨立自我繁殖,但是它知道細(xì)胞可以。故病毒“聰明”地借助細(xì)胞們來完成了自己的自我繁衍等生命任務(wù)。 病毒的基本結(jié)構(gòu)生命最重要的物質(zhì)無非RNA或DNA,它們是生命信息的承載者。細(xì)胞和病毒的繁殖,無非最后都是要為RNA或DNA的復(fù)制所服務(wù)。 在細(xì)胞結(jié)構(gòu)中,細(xì)胞核內(nèi)裝著DNA,它是細(xì)胞的總司令部。 而在細(xì)胞核之外,則有林林總總的細(xì)胞器為其服務(wù)。 所以,細(xì)胞可以自我獨立地完成蛋白質(zhì)、DNA等的復(fù)制,也就可以自我完成繁衍了。 細(xì)胞基本結(jié)構(gòu) 而病毒這“哥們”就比較懶惰!它連細(xì)胞核結(jié)構(gòu)都沒有,基本上就是在蛋白外殼內(nèi)包裹著一團(tuán)RNA或DNA的遺傳物質(zhì)。 病毒的基本結(jié)構(gòu) 所以,病毒自身的結(jié)構(gòu)注定它無法自我合成蛋白質(zhì)、核酸RNA或DNA。 但是,病毒在長期的生存斗爭中,演化出了極其完美的偽裝外殼。上圖中那些小凸起,就是它華麗偽裝的詮釋。 病毒的吸附入侵當(dāng)病毒蛋白“有幸”接觸到細(xì)胞,它外殼上的小凸起,就會像鑰匙一樣開啟細(xì)胞的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)。 于是,細(xì)胞就會誤認(rèn)為病毒只不過是它自身新陳代謝的重要原材料。 目前,人們觀察到的病毒吸附入侵方式,大致有3種。
也是最常見的方式,就是用病毒外殼上的神經(jīng)酸氨酶等撬開細(xì)胞膜,然后病毒自身的外殼膜就和細(xì)胞膜自身就融合了。 而它的核蛋白和RNA或DNA則會被直接排入細(xì)胞內(nèi)。 在細(xì)胞內(nèi),有溶解這些核蛋白的相關(guān)酶,所以,病毒RNA或DNA就直接暴露在細(xì)胞內(nèi)。 而在細(xì)胞內(nèi),病毒的RNA或DNA所享受的待遇就開始比細(xì)胞自身的核DNA要好了。 這種入侵方式,可見于HIV等病毒。 HIV病毒等的入侵方式
這種方式還是比較少見,因為這種病毒沒有嚴(yán)格意義的外殼結(jié)構(gòu)。它們很簡單,直接用蛋白質(zhì)包裹起核酸,就開始“作案”了。 這些核蛋白上也存在著可與細(xì)胞膜“溝通”的鑰匙,隨后就會以“胞吞”的方式,被帶入細(xì)胞內(nèi)。 而當(dāng)物質(zhì)進(jìn)入在細(xì)胞內(nèi),最終重復(fù)第1種方式接管細(xì)胞。 這種病毒入侵方式,可見于脊髓灰質(zhì)炎病毒等。 脊髓灰質(zhì)炎病毒等的入侵方式
這種方式則要更簡單粗暴! 這是在一種叫做噬菌體的病毒身上發(fā)現(xiàn)的。 噬菌體專門喜歡寄生細(xì)菌,當(dāng)它吸附在細(xì)菌的表面時,它會將自己頭部含有的核酸物質(zhì),直接注入細(xì)菌。 噬菌體的吸附入侵方式很粗暴簡單 復(fù)制及裝配因為病毒的核遺傳物質(zhì)RNA較多,故我們就以RNA病毒在細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制繁殖為例。 當(dāng)病毒吸附在細(xì)胞表面,最終入侵細(xì)胞后,RNA在細(xì)胞溶解酶的作用充分暴露,此時RNA會快速靠近細(xì)胞核。 然后,在細(xì)胞核膜上取得信任,最終進(jìn)入“總司令部”。 隨后,RNA會在細(xì)胞核內(nèi)完成逆轉(zhuǎn)錄。所謂逆轉(zhuǎn)錄,指的是RNA根據(jù)自身的堿基序列,互補(bǔ)配對之后生成相應(yīng)的DNA。 病毒復(fù)制流程 而逆轉(zhuǎn)錄的DNA,就可以大張旗鼓地發(fā)號施令,讓細(xì)胞內(nèi)的核糖體合成自己繁殖的蛋白質(zhì),并在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體部完成折疊,形成成熟的病毒外殼蛋白。 同時,病毒也會利用自身進(jìn)行RNA的復(fù)制。 最后,病毒會將合成的RNA、蛋白外殼等結(jié)構(gòu)進(jìn)行組裝裝配。于是,一個新的病毒子代就誕生了。 子代病毒釋放當(dāng)病毒在細(xì)胞內(nèi)復(fù)制到一定數(shù)量時,這些子代病毒就躍躍欲試,企圖在該細(xì)胞外闖出一個“新天地。 子代病毒要想從細(xì)胞內(nèi)到細(xì)胞外,大致的方法有如下幾種方式。 比如,合成后的核蛋白和RNA組裝完成后,會在出細(xì)胞時,裹上細(xì)胞膜的一部分就逃之夭夭。 病毒裹上細(xì)胞膜而被釋放的方式 這種方法可以為病毒免費(fèi)獲得一個外殼,而且該外殼和物種所有細(xì)胞的細(xì)胞膜是高度同源的。 當(dāng)病毒下次進(jìn)入吸附入侵時,可以很快為病毒進(jìn)入細(xì)胞贏得信任。 此外,該外殼在某種程度上,也可以規(guī)避免疫細(xì)胞等的盤查。 總而言之,這是一種非?!半u賊”的釋放方式! 此外,還有另一種常見的方式。 那就是,病毒直接在細(xì)胞內(nèi)合成并組裝完畢后,由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等結(jié)構(gòu)以膜包裹的方式,運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞膜處,然后與細(xì)胞膜融合,最終病毒得以出現(xiàn)在細(xì)胞外。 以”胞吐“的方式被釋放 這是一種比較快速的釋放方式,但是不如第一種方式猥瑣。 此外,有的病毒比這種方法更粗暴直接。它們在利用完宿主細(xì)胞后,宿主細(xì)胞于它們而言完全沒有價值可言了。 于是,就開啟細(xì)胞自我溶解程序。宿主細(xì)胞就自動自我溶解,這樣在細(xì)胞內(nèi)的病毒子代就可以快速大量地出現(xiàn)在細(xì)胞外。 這種方式,顯然效率很高,但是,也會給自己帶來一些麻煩。 當(dāng)組織細(xì)胞破裂之后,很容易引起機(jī)體的免疫系統(tǒng)的注意。隨后,“軍隊”就會被派往戰(zhàn)場,病毒就不得不與之做斗爭了。 比如,下圖就是吞噬細(xì)胞試圖吞下這些病毒異物。 粗暴釋放之后,可能引來像吞噬細(xì)胞的注意 結(jié)語我們以噬菌體這種病毒感染細(xì)菌的方式,來總結(jié)一下病毒是怎樣利用細(xì)胞進(jìn)行繁殖的。
噬菌體的整個繁殖復(fù)制過程 不得不說,病毒要想成功寄生在宿主細(xì)胞上,是一條很艱難的道路。往往需要死掉絕大多數(shù)個體,才有可能有那么幾個成功“降落”。 這也是從側(cè)面反映病毒何為如此注重數(shù)量。 因為病毒數(shù)量太少的話,很難做到“物種傳承”! 只不過有時候,病毒的利益和它的宿主利益顯然是有沖突的。這就是所有寄生關(guān)系的弊端,不死你死就是我亡。 而現(xiàn)在地球上的大多數(shù)細(xì)胞間選擇了相互協(xié)作,比如我們自身各種組織的細(xì)胞就是這種典范。 因為共同發(fā)展,合作共贏才可能有更精彩的未來! |
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