文:莫舟(深度私聊主筆) 我們常說得病了是被病菌感染。這里的“病”是指的病毒,“菌”是指的細(xì)菌。 細(xì)菌是許多疾病的病原體,包括肺結(jié)核、淋病、炭疽病、梅毒、鼠疫、沙眼等疾病都是由細(xì)菌所引發(fā)。而我們所熟知的麻疹、艾滋、流感、天花等,則是由病毒所引發(fā)。 因此,病毒和細(xì)菌這兩種東西都非常小,但是完全不同的。細(xì)菌是一種單細(xì)胞生物體,生物學(xué)家把這種生物歸入“裂殖菌類”。也就是說,它是一個活體細(xì)胞,所以我們?nèi)绻患?xì)菌感染,可以用抗生素殺死它。 但被病毒感染后,卻是任何抗生素都沒有效果的——因為病毒根本就不是一種生命體——它結(jié)構(gòu)簡單,只含一種核酸(DNA或RNA),是一種介于非生命體與生命體之間的特殊生物體,只有進(jìn)入細(xì)胞中,才具有生命力。 也就是說,病毒自身沒有新陳代謝的功能,也沒有細(xì)胞,連細(xì)菌都不是。 但是,病毒進(jìn)入到細(xì)胞里之后,它卻能夠自我復(fù)制,細(xì)胞會因此而受到傷害(改變),這就是造成我們得病的一個原因。 天花病毒 病毒侵入細(xì)胞的目的非常簡單,就是自我復(fù)制,擴(kuò)散病毒。但是前提是它要找到宿主,還要進(jìn)入到細(xì)胞里面。如果它進(jìn)入不到細(xì)胞里,那么它其實就跟無機(jī)物一樣,是一個非生命體,對我們是產(chǎn)生不了任何傷害的。 因此可以說,病毒這種特殊的生物體,是地球上最初的生命形式,不知道病毒的演化史,也就無法解開生命起源的奧秘。 前寒武紀(jì),藍(lán)藻的化石痕跡。藍(lán)藻其實是一種細(xì)菌 01:生命密碼編譯 我們知道,地球上最早的生物是細(xì)菌,出現(xiàn)在37億年前,直到現(xiàn)在,細(xì)菌仍然是地球上最普遍的生命形式。 細(xì)菌一詞來源于希臘語βακτηριον,意為“小棍子”,包括所有單細(xì)胞生物(細(xì)菌、藻類、真菌和原生動物)。 細(xì)菌是單細(xì)胞微生物,用肉眼無法看見,但用顯微鏡就可以觀察的到。 我們知道,生物最小的單位就是細(xì)胞,作為單細(xì)胞微生物的細(xì)菌,其產(chǎn)生之早可以想象。 隨著進(jìn)化,細(xì)胞又分為原核細(xì)胞和真核細(xì)胞。地球上是先有原核細(xì)胞,后有真核細(xì)胞。 原核細(xì)胞沒有細(xì)胞核,結(jié)構(gòu)比較簡單;真核生物有細(xì)胞核,結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。細(xì)菌是原核生物,人類、老虎、獅子這樣的多細(xì)胞動物則是真核生物。 細(xì)胞有一層薄膜,稱之為“細(xì)胞膜”,細(xì)胞膜把生命包裹在一個相對封閉的、穩(wěn)定的環(huán)境中,但又與外界保持著一定的能量和物質(zhì)的交流。 擁有細(xì)胞的細(xì)菌的形成,無疑是生物進(jìn)化史上最重要的一個跨越。 真核細(xì)胞和原核細(xì)胞的區(qū)別和內(nèi)部結(jié)構(gòu) 那么,非生物是如何過渡到細(xì)菌這類原核細(xì)胞生物體的?隨著研究,科學(xué)家發(fā)現(xiàn),在細(xì)菌出現(xiàn)之前,實際上還有一種更簡單的生命體,那就是“RNA世界”和“DNA世界”。 如果我們把細(xì)菌(原核細(xì)胞生物體)比作一臺機(jī)器,這臺機(jī)器實際上已經(jīng)很復(fù)雜了,人類的科技發(fā)展到今天,能夠制造宇宙飛船、汽車、甚至是人工智能(AI),但是卻無法制造一個細(xì)菌,即組裝一個活的生命體。這足以證明生物的復(fù)雜性。 制造生物的難度有多大?這就相當(dāng)于我們把汽車的零部件裝進(jìn)一個盒子里,不斷的搖晃,經(jīng)過無數(shù)次的碰撞,最后搖晃出了一臺迷你汽車,并且這臺迷你汽車能夠自行運轉(zhuǎn),而且還能夠自我復(fù)制,通過不斷的復(fù)制,不斷的改進(jìn),出現(xiàn)了卡車、轎車、吉普車等等各種類型的大汽車。 RNA的結(jié)構(gòu) 在一個盒子里,搖晃零部件,形成一臺汽車,難度雖然很大很大,但是,地球上畢竟有這些零部件,這就是說把生物形成的“零部件”聚集在一起的條件是存在的。 細(xì)胞是由分子組成的,分子是由原子組成的,地球的環(huán)境有利于有機(jī)分子形成大分子,不斷組合。熟悉化學(xué)的人都知道,這世上有很多有序的化學(xué)反應(yīng),其實呢,生物進(jìn)化的前身就是化學(xué)反應(yīng),即化學(xué)進(jìn)化。化學(xué)反應(yīng)也能夠出現(xiàn)復(fù)制機(jī)制,只不過,這種復(fù)制機(jī)制不是很精確,在自然條件下,還有可能失控。 化學(xué)反應(yīng)如果有精確的指令,那就好了,于是“RNA世界”就派上用場了。 RNA是核糖核酸,DNA是脫氧核糖核酸,核糖核酸和脫氧核糖核酸統(tǒng)稱為核酸,是一種大分子結(jié)構(gòu)。最初的生命世界,就是“RNA世界”和“DNA世界”。 生物學(xué)家一般認(rèn)為RNA的產(chǎn)生先于DNA,DNA是RNA的近親。 DNA在細(xì)胞內(nèi)部的位置 RNA能編譯遺傳信息,也可以參與新陳代謝活動,因為核糖核酸是單鏈結(jié)構(gòu),可以實現(xiàn)折疊。 最早實現(xiàn)自我繁殖能力的其實是就是RNA,并且這種繁殖是有精確指令的。 “RNA世界”誕生的同時,地球上還進(jìn)化出了一些沒有精確復(fù)制能力的細(xì)胞,這些細(xì)胞的結(jié)構(gòu)比今天的細(xì)胞的結(jié)構(gòu)要簡單得多,它們在復(fù)制的過程中總是出錯。但是,它們擅長新陳代謝。 直到有一天,這兩個系統(tǒng)實現(xiàn)了共生,RNA寄生到了細(xì)胞之中,利用細(xì)胞的新陳代謝能力實現(xiàn)繁殖,而細(xì)胞得到的好處就是讓新陳代謝有了指令,能夠更加精確地復(fù)制自身。 兩者達(dá)成妥協(xié)之后,新的細(xì)胞就產(chǎn)生了。因此,今天的一些細(xì)胞的最基本的一些功能,都是在漫長的時間里逐步進(jìn)化和完善的。 我們知道,印度尼西亞的Bajau民族,被逼居住在海上,做海上游牧民族。有歷史記載的短短1000年,居然進(jìn)化出了DNA分岔。 Bajau民族具有人類獨有的PDE10A基因。它使得巴瑤族的脾臟大了+50%,輕易可以潛水到-70米的地方。 這個俗稱的“潛水基因”十分強大。科學(xué)家甚至認(rèn)為,進(jìn)一步進(jìn)化,他們將可以像“亞特蘭蒂斯”人一樣,生活在水底。 1000年并不是很漫長的時間。以20年/代人計算,也只有僅僅50代人。 生物進(jìn)化的速度,令人震驚。 02:病毒是如何影響人類進(jìn)化的 人類在近代以前是不知道病毒這種半生物體的。病毒自身沒有新陳代謝的功能,也沒有細(xì)胞,可以看作是碎片化的RNA和DNA,這些碎片化的核糖核酸和脫氧核糖核酸,不僅僅包括病毒,還包括質(zhì)粒(一種環(huán)狀的DNA)、復(fù)制子(染色體)和抗生素等等。 因此,位于生物與非生物之間的物體,不僅有病毒,還有抗生素、質(zhì)粒和復(fù)制子等等。 現(xiàn)在我們知道,病毒是進(jìn)入細(xì)菌和多細(xì)胞生物的細(xì)胞之中,利用細(xì)胞的新陳代謝能力來實現(xiàn)繁殖的。 相對來說,單鏈結(jié)構(gòu)的RNA的變異能力強,DNA的變異能力要弱一些。 RNA寄生到了細(xì)胞之中,利用細(xì)胞的新陳代謝能力實現(xiàn)繁殖。打個不恰當(dāng)?shù)谋扔鳎?8億年前,一個簡單的生物體吞并了另外一個簡單的生物體,然后,兩者組成了一個新的生物體。 在現(xiàn)在的地球上,仍然存在著一些RNA病毒,它們進(jìn)入細(xì)胞的方式,似乎一直延續(xù)著38億年前的傳統(tǒng)。 RNA病毒是沒有DNA的,有DNA的病毒稱之為“DNA病毒”。我們所熟知的麻疹病毒、埃博拉病毒、流感病毒都是RNA病毒;天花病毒、噬菌體則是DNA病毒。 病毒在沒有找到它的宿主,沒有寄宿在細(xì)胞里的時候,它是屬于非生命體。因為它是非生命,所以就意味著我們現(xiàn)有的所有藥物都?xì)⒉凰浪?。因為它是非生命,?dāng)然不存在殺死它。 因為病毒本身沒有代謝,它簡單到由一段基因鏈(有DNA的也有RNA的)和蛋白質(zhì)膜組成,相當(dāng)于一份基因包裹。 當(dāng)這份快遞被送到其他生物的細(xì)胞表面,病毒會有一種進(jìn)化出來的機(jī)制(一種化學(xué)方式)騙細(xì)胞膜開門。 為什么酒精和紫外線可以消毒?就是因為酒精和紫外線可以溶解病毒表面的蛋白膜,相當(dāng)于把快遞包裹的包裝給撕了,里面的基因鏈就失活了。 病毒進(jìn)入細(xì)胞的“門”被稱為“靶點”。(這次的新冠病毒和SARS的靶點都是一種叫血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2的蛋白。由于入口主要在肺部,所以新冠狀病毒的傳染力比麻疹和流感要差很多。) 病毒進(jìn)入細(xì)胞后,會釋放出它的基因鏈,去篡改原來細(xì)胞核中的基因,使這個細(xì)胞變成病毒的兵工廠,復(fù)制出無數(shù)的病毒。這就是病毒簡單而強大的繁殖機(jī)制。 病毒是可以在任何時候利用這些碎片化遺傳信息的。換句話說,它們可以進(jìn)入地球所有生物的基因庫(細(xì)胞體),而像我們?nèi)祟愡@樣的多細(xì)胞動物,是無法進(jìn)入其他生物基因庫的,除非運用轉(zhuǎn)基因技術(shù)。 世界上所有的人類都共享“人類基因庫”,人類與黑猩猩則共享“靈長類動物基因庫”??缥锓N的遺傳信息,是無法發(fā)生交流的,這就是說,多細(xì)胞動物的遺傳靈活性大大降低了,而病毒和細(xì)菌依然保持遺傳的多樣性與靈活性,這也是它們的一個巨大優(yōu)勢,因此,病毒和細(xì)菌仍然是地球上的“霸主”。 在耶魯大學(xué)科學(xué)家卡爾·齊默寫的《病毒星球》里我們可以看到:我們這個地球到處充滿病毒,比如我們看到的海水,一升海水里,起碼有1000億個病毒。 既然病毒可以進(jìn)入全地球生物的基因庫,那么自然也可以進(jìn)入人類的基因庫。所以,在我們?nèi)祟惿眢w里面,這種病毒性的RNA/DNA基因片段有很多。 也就是說,病毒可以在不同物種之間傳遞基因。 這不是“轉(zhuǎn)基因技術(shù)”,而是一種轉(zhuǎn)基因技術(shù)的自然手段,在生物進(jìn)化史上扮演著重要的角色。 一個細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu) 細(xì)菌和病毒可以進(jìn)行水平式的基因轉(zhuǎn)移,那么,它們會不會悄悄改變?nèi)祟惖幕?,影響人類的進(jìn)化呢? 答案是肯定的。科學(xué)家認(rèn)為,人類至少有8%的DNA來源于病毒。 為什么這些病毒會進(jìn)入人類的基因庫呢?我們都知道人類感染病毒之后,病毒在人體內(nèi)會有一個潛伏期,有的病毒潛伏時間長了,甚至都不知道自己來干嘛來了,從不危害人體,久而久之,我們?nèi)梭w就把它當(dāng)作是自己的一份子了。 而且,我們和病毒的關(guān)系不僅是攻防,也有合作。卡爾·齊默在其著作《病毒星球》里就指出,所有哺乳類動物,當(dāng)然包括我們?nèi)祟悾ケP的產(chǎn)生就來自病毒的貢獻(xiàn)。如果沒有病毒的貢獻(xiàn),我們都進(jìn)化不出來胎盤。 哺乳動物能進(jìn)化出胎盤,就是因為哺乳動物的祖先感染了一種病毒而導(dǎo)致的,這種病毒把抵御免疫系統(tǒng)攻擊的能力轉(zhuǎn)移給了哺乳動物,并且落實到生殖功能上。 我們知道,胎兒的血型、基因與母親是不一樣的,但免疫系統(tǒng)卻不會攻擊胎兒。為什么?就是因為胎盤擁有了欺騙免疫系統(tǒng)的能力。 03:我們的身體不只屬于我們 從微觀層面來分析病毒在人類進(jìn)化史中的具體作用,恐怕非常的困難,但是,我們從宏觀的視角來觀察的話,會發(fā)現(xiàn)病毒真的改變了人類的生活。 新航路開辟之后,感染了天花病毒的印第安人 我們在日常生活中會發(fā)現(xiàn)一個奇怪的現(xiàn)象,人類會咳嗽、會打噴嚏。咳嗽和打噴嚏其實就是病毒誘導(dǎo)我們這么干的。 人類患了普通的感冒、流行性感冒,都會咳嗽、會打噴嚏,這是病毒在利用人類的飛沫進(jìn)行繁殖,誘使自己的宿主作出符合它們利益的動作。 而這些動作,我們?nèi)祟愖约菏菬o法控制的。感冒了,如果故意抑制自己不咳嗽,那么,嗓子會感覺非常難受,咳出來才會感到舒服。打噴嚏更是如此,常常在不經(jīng)意之間就打了一個噴嚏。 人類感染了水痘病毒,皮膚會癢,我們就會不由自主地抓癢。抓癢的過程,就是水痘病毒進(jìn)一步傳播的過程。 人類感染了霍亂病毒,會腹瀉。腹瀉就是有利于病毒通過糞便和水源進(jìn)行傳播。 這都是病毒為了自身的繁殖,而誘導(dǎo)人類做出一些符合它們利益的動作。病毒為了自身的繁殖,會想出來各種辦法。 因此,我們的身體其實不僅屬于自己,還屬于身上的微生物。我們不要誤認(rèn)為,我們可以控制我們自己的某些行為,例如咳嗽、打噴嚏、腹瀉就是我們所不能控制的。 我們身體里微生物的數(shù)量,超過了我們?nèi)梭w細(xì)胞的數(shù)量。 事實上,具有較長潛伏期的病毒,其實更聰明,它能夠在潛伏期內(nèi)不知不覺地進(jìn)行傳播。 04:不斷進(jìn)擊的病毒 宿主與病毒長期和平相處,這個宿主其實就是自然宿主。我們?nèi)祟惿砩弦灿幸恍┎《?,對我們是無害的,或者說它已經(jīng)是我們身體上的微生物群落中的一個“物種”了。 換句話說,有些病毒,為了生存,會主動朝著適應(yīng)宿主的方向快速進(jìn)化的。為了便于理解,我們用西方吸血鬼的故事來打比方。 傳說德古拉是全世界所有吸血鬼的世祖。當(dāng)?shù)鹿爬瓷夏愕臅r候,他會在你脖子上開血口,把你的血吸干(其實是吸60%),再把自己的血液輸灌給你。 宛若情人,摩挲著你的頸部。這樣溫柔纏綿的過程,有著一個非常詩意的名字:“初擁”。英文叫做The embrace. “初擁”之后,人就變成了吸血鬼。同時也獲得了“再次傳染”的能力。如果她再去咬一個人,這個人也會變成吸血鬼。 傳說中,德古拉是第0代。凡是被德古拉親齒過的,是第1代吸血鬼。他們也具有非常強大的魔力和傳染力。有好幾個“親王”級的人物。 凡被1代吸血鬼“初擁”的。稱為2代吸血鬼。法力有所下降。再傳染,則是3代,4代………依次類推。 整個邏輯中,最重要的一點,是法力“逐代降低”。好比驅(qū)魔人去到鄉(xiāng)野郊區(qū),隨便來一群雜兵嘍啰,三二下就殺光了。 病毒也是這樣,從一類宿主到了另一類宿主身上時,會為了適應(yīng)新宿主而快速進(jìn)化,減少新宿主免疫系統(tǒng)對它們的“剿殺”。 病毒的壽命都是很短的。一般都不超過7天。甚至1天。為了生存,它們不得不快速“繁殖”(分裂,進(jìn)化),“人間三月,病毒千年”。 按照生物學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的“變異——生存”模型。今天的病毒A,明天裂變出兒子A1,后天裂變出孫子A2…… 對于A1,它有很多兄弟輩??赡苡惺f個數(shù)量級。哪個最有可能在新宿主體內(nèi)活下去呢? 答案是:“最不像爸爸”的那個。 A1a、A1b、A1c三兄弟: A1a感染后病人嗝屁。尸體被火化。 A1b感染后病人發(fā)燒。被隔離觀察。 A1c感染后啥事沒有。繼續(xù)傳播下一個。 可見,“病毒害”最輕的病毒,傳播最廣,生存幾率最大。 經(jīng)濟(jì)學(xué)有句術(shù)語: 消費者和消費者競爭。 生產(chǎn)者和生產(chǎn)者競爭。 生產(chǎn)者和消費者從不競爭。 同支同源的同胞兄弟,最容易和你競爭相同的土壤、水源、蛋白質(zhì)。當(dāng)每個人身上都攜帶無害的A1c,則留給惡性兄弟A1a、A1b的“生存空間”就會減少。它們會因為沒有食物(細(xì)胞體)而“餓死”。 人的身上,長期攜帶幾千種病毒。都是當(dāng)年各種“傳染病”遺留下來的。這些病毒的存在,使得人類不會再受“類似”病毒傳染。比如,康熙皇帝得過天花后,就被確定為皇位繼承人——在那個時代,天花是一種人類很容易患,卻又很難治愈的病。但是一旦熬過去活下來,體內(nèi)就有了所謂的抗體——不再怕感染天花的小康熙,順利接過皇位。 故而,在每一代的“復(fù)制”傳播中,只有最“人畜無害”的病毒,才能人丁興旺。 05:烈性病毒是怎么回事 病毒的目的是為了繁殖自己,那么如果病毒很快把宿主殺死了,病毒就沒有辦法繁殖自己,所以這種病毒對病毒本身來說其實是不合適的。 但為何又有些病毒,非常的兇猛,人體感染之后,很快就會發(fā)病,并且還會死亡?人類死亡之后,這些病毒也將隨之失去了“棲息地”而死亡。當(dāng)宿主死亡速度超過傳播速度,隨著宿主的死亡,病毒也就一起涼涼了。那病毒為何自取滅亡? 實際上,有時候病毒也是沒辦法的,因為宿主不一樣,它的進(jìn)化亦并非萬能的。簡單來說就是,很多病毒在遇到人之前沒有做好跨種傳染的準(zhǔn)備。比如我們知道的蝙蝠,身上帶有很多病毒,一旦傳到人身上,人就受不了。 因為同為哺乳類生物宿主,人類與蝙蝠是有很大差別的。比如,通過幾百萬年的進(jìn)化,蝙蝠天天渾身發(fā)燒40度,擱人身上,早就燒成智障掛了,但它們不會。這樣一來,適應(yīng)了蝙蝠40度體溫的病毒,一旦傳到人身上,人哪還能受得了? 要知道,即便是人和人之間,免疫力也是各不相同的,更何況是從原來的野生動物宿主身上來的病毒呢。 總之,高度毒力的做法對于病毒自身是不利的,但病毒有時也沒辦法,它們首先要自保,這個過程的進(jìn)化可能就朝著不同的方向奔去——促使新宿主向原宿主靠齊,結(jié)果就是新宿主受不了,死亡。一種就是進(jìn)化適應(yīng)新宿主,大家和平共處,通過歲月,慢慢相互作用。 簡而言之,病毒雖然沒有思維,但是龐大的數(shù)量會構(gòu)成進(jìn)化算法。它們非?!奥斆鳌保瑫焖僮儺愐员阌诟玫膫魅?。不利于傳染的變異個體很快死掉了,只有那些適于生存和傳染的變異體才會走得更遠(yuǎn)。 所以,一般來說,病毒在進(jìn)化和變異的過程中,它會向著那種低毒性和更強的傳染性發(fā)展。低毒性和傳染性對病毒本身來說是有利的,以便于自己在宿主體內(nèi)長期生活,以及“傳染”更多的宿主。 |
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