病毒是否具备生命的基本特征?
此次的新型冠状病毒疫情引起了大家的广泛关注,关于什么是病毒,病毒到底有没有生命这样的问题,也引起了很多朋友的关心,关于这个问题,目前科学界也并没有达成共识,关于病毒的一些相关基础知识,今天就来和大家简单分享一下。
如果说病毒既无生命又有生命,这样的说法虽然看似矛盾,但对于病毒来说,却是一种很形象的表达,很多科学家都认为病毒不能算作是一种“生命体”,而病毒却可以利用宿主细胞进行繁殖和复制,同时病毒自身也在不断的发展和进化,因此,病毒到底算不算一种生命体,目前为止还存在着较大的争议。
如果要探讨病毒到底是不是有生命,我们不妨先来定义一下常规意义上的“生命”——
1. 生命应该有细胞,一般的生命,即使是细菌、真菌等微生物,也是有完整的细胞结构的;
2. 生命通常有自我繁殖能力,生命通过复制自身的DNA而进行自我繁殖,只有通过不断的自我繁殖,才能够不断繁衍,生生不息。
3. 生命存在就会有能量的消耗,这是能量守恒定律决定的,生命体要存活,要发育,要繁殖,都需要一定的能量消耗。
4. 生命能够独立存活,通常之所以成为生命体,是因为生命就要存活,这种存活应该是独立的,通过吸收外部能量,维持机体的存活,才能称之为“生命”。
如果从这4个方面来进行定义“生命”的话,那病毒一条都不符合,病毒是什么,它是有一段遗传物质结构(DNA或RNA)以及蛋白质组成的一种物质,它既没有细胞应该具有的细胞膜,细胞质,细胞核等细胞结构,也不能利用外界的自然环境独立存活,在自然环境中,病毒也没有自我繁殖能力,同时也不消耗任何能量,这就是很多人认为病毒不能算作是一种“生命体”的主要原因。
但病毒与完全无生命的物质又不相同,病毒上的蛋白质囊壳可以与宿主细胞的受体结合,使得病毒的遗传物质注入宿主细胞,通过宿主细胞完成病毒遗传物质复制,病毒利用的能量也是宿主细胞的能量,从而完成其复制繁殖的过程,病毒能够感染宿主,甚至引起宿主的病理学变化,同时不同的病毒还有不同的传播特性,可以通过各种各样的方式来传播和复制,保持病毒的活性。
科学研究还发现,由于病毒的特殊结构,在感染宿主的过程中和自然界存活的过程中,病毒还在不断的“进化”,2015年,有科学家研究了数千种病毒的蛋白质折叠,研究结果表明,病毒确实处于不断进化的过程中,在进化中病毒的基因编码会变得更加稳定,病毒在进化的过程中,并没有变得更加复杂,而是变得更加简单,而较为简单的病毒结构,好像更利于病毒的存活,而目前地球上繁多的病毒种类,也证明了这一点。
病毒没有生命体的常规特征,而病毒有能够通过宿主细胞完成繁殖和复制,同时还在不断的进化发展当中,或许从病毒的这些特性来看,病毒也可以算作是一种更加广义定义上的“生命体”。
世界那么大,我们对于世界各方面的认知也还非常有限,对于微生物世界、病毒的相关了解就更少,此次新型冠状病毒疫情的发生发展,就是给予我们人类的一种警示。在当前的形势下,对于这种新型病毒做好有效防控,仍然是我们每个人值得注意的,切断病毒的传播途径,让自然界中没有“生命”的病毒没有宿主可以侵入,才能够更好的控制好这场疫情,最终迎来疫情的真正控制和消失。
病毒到底是不是生命?这个问题众说纷纭。病毒没有细胞结构,专门靠寄生在细胞里为生,没有自身的新陈代谢。目前,地球上的生物都是由细胞组成的,而病毒则没有细胞结构,这就很尴尬,所以也可以勉强说是是非细胞的类生物。
病毒只有几十到几百纳米的大小,只能在显微镜下观察到。病毒的结构非常简单,核心主要是遗传物质RNA或者DNA,外面有个蛋白质外壳作为保护。病毒只能寄生到细胞里,要想存活,必须就要感染细胞,进入去获取所需的物质。
但病毒却无所不在,无论是细菌,植物还是动物,包括人类都是病毒的宿主,一旦侵入,这些生物都会成为病毒繁殖的工厂。所以,对于病毒来说,不管是蝙蝠,果子狸,还是人类,都只是个生活和繁殖的大工厂而已。
病毒的最大敌人就是宿主的免疫系统,当处于其他野生动物体内,例如日常发烧体温40度以上的蝙蝠体内,病毒只能选择潜伏和冬眠,以求自保。相比蝙蝠而言,人类当然是个良好的栖息地。
虽然人体的免疫系统也不断阻止病毒的侵入,也在不断杀灭它们,但新型的病毒往往也可以骗过免疫系统,在人体里大肆繁殖,而给宿主造成伤害。病毒也必须在致病性和传播性上做出选择。
虽然生物界有自己的定义,但量子君认为:病毒应该算为一种生命。病毒仅仅靠这么简单的结构,就能精确的复制繁殖,甚至做出改变宿主行为的事情,怎么能和非生命的砖头瓦块相比呢。
不管是普通的感冒还是水痘,或者是其他的病毒。病毒在自然界很常见,它们的数量远比地球上的任何生物数量都要多。一旦感染却很难治疗,因为抗生素对它们基本不起作用。原因是病毒不像我们习惯的其他生物那样是有生命的。事实上,我们很难将其归类为“有生命”或“没有生命”。这是为什么呢?
不符合生命的定义
病毒甚至不是细胞。尽管它们有遗传物质,如RNA或DNA,被蛋白质外壳包裹,但仅此而已。它们没有任何细胞器,甚至没有细胞膜。
大多数时候病毒并不活跃,它们不消耗任何能量,也不能自我复制,甚至不能独自存活。病毒“活着”的唯一时间和方式是当它们接触到宿主细胞的时候,它们与细胞上的受体结合,将自己的遗传物质注入细胞,劫持细胞的能量和复制工具来复制自己。
病毒的简单结构,上图为登革热病毒。
科学家们长期以来一直坚持认为,病毒之所以没有生命,是因为它们不符合我们对生命的定义。它们不能进行新陈代谢,不能对环境变化做出任何反应,不能生长,不能排泄。它们唯一真正进行的过程就是繁殖,但它们不能自己繁殖。由于它们大部分时间都不活跃,没有宿主甚至不能生存,因此一些人认为它们没有生命,也不是活着的。
揭示病毒的起源
病毒的独特结构一直让生物学家困惑,病毒是怎么来的?是什么制造了病毒?
1992年,科学家发现了mimivirus巨型病毒,直径400纳米,大约是大肠杆菌细胞宽度的一半,能在显微镜下看到,具有比某些细菌更大的基因组文库。其中的一些甚至拥有蛋白质基因,可以转化mRNA来制造新的病毒。此外,它们还有DNA修复、新陈代谢和蛋白质折叠的基因。所以它们实际上能够自行复制。
2015年,伊利诺伊大学作物科学和卡尔·韦尔斯基因组生物学研究所教授古斯塔沃·卡埃塔诺-安诺勒斯(Gustavo Caetano-Anolles)和他的研究生阿尔尚·纳西尔(Arshan Nasir)追踪了病毒的进化史,病毒DNA中有太多的随机突变,因此不能提供信息,所以他们检测了蛋白质折叠。它们是病毒和细胞中特有的蛋白质,由基因编码,但随着时间的推移会更加稳定。
研究人员分析了来自生命树每个分支的3460个病毒和1620个细胞的蛋白质折叠。在细胞和病毒之间共有442个蛋白质折叠,只有66个是病毒独有的。科学家的发现表明,病毒和细胞一起进化,然后出现了分化,也就是说病毒和细胞比我们想象的更为相似。但病毒在进化的过程中发生了退化,结构变得更简单,而不是更复杂。也许较少的细胞机制对病毒来说更为有利。它们在地球上的数量也证明了其进化的成功。
它们是什么?
人类喜欢以自己容易理解的方式对事物进行分类。例如,我们根据相似的特征对生物进行分类。我们可以根据我们所知道的来定义生命,但是当像病毒这样的东西完全不符合我们的定义时,我们就会感到困惑。
大自然的运作方式并不总是黑白分明的。例如,有些寄生虫,如细菌和真菌,不能自己繁殖,需要一个宿主来完成它们的生命周期和生存。他们仍然被认为是活着的。另外,如果你拿一粒种子,你会说它是活的吗?它没有任何生命迹象,但当种子被种植,并有适当的条件,然后它开始发芽和生长,就变成了生命。在这方面,病毒与之非常相似。它们在到达寄主并繁殖之前并不活跃,但是一旦进入宿主就会变得具有生命特征。也就是说,只有活着的东西才会面临进化和生存的压力,而病毒就可以利用环境来复制自己,它们在复制自己的过程中会发生突变,也就是进化,而且非常多样化。
病毒确实有生命迹象。但它们不太符合我们对生命的定义,没有细胞结构,而这正是我们对如何给病毒分类感到困惑的主要矛盾所在。也许我们需要重新思考我们对“生命”的定义。
病毒是生命吗?
如果你站出来问一个学生物的:病毒是生命吗?他可能会沉默几分钟,然后说,我不知道。
其实,说病毒不是生命也对,因为它连单细胞都不是,只有一个核酸长链以及蛋白质外壳构成,在自然界中不能进食,也不能活动,更不能繁衍。
而且,病毒的体型非常小,大多数直径只有几十纳米,比细菌还要小许多,在自然状态下,病毒不会表现出任何生命活动的迹象,这种特征和一块石头没什么区别。
但要说病毒是生命,别人也不会说你错。因为当病毒入侵生物细胞后,它就可以通过逆转录酶让自己的核酸长链(RNA)整合进细胞的脱氧核糖核酸长链(DNA)中,指导宿主细胞内的蛋白质生产,从而为自己供应能量,此时病毒就会“活”起来,开始自我复制,产生更多的病毒。
也就是说,当病毒离开宿主细胞后,病毒就不会体现出生命迹象;当进入到宿主细胞后,病毒就会表现出生命的特征,开始自我复制,繁殖后代。而当病毒离开细胞后,病毒又会立即表现出无生命的状态,所以,目前很难定义病毒究竟是不是生命,只能说病毒介于生命与非生命之间。
当病毒表现出生命的一面时,也就是在宿主细胞内时,病毒很容易变异。
我们知道,大多数生命的遗传物质是DNA,DNA是由两条链条构成的,在进行自我复制时,这两条链条就相当于两个指挥官,当其中一个出错时,另一个会纠正;只有当两个指挥官同时出错时,才会出现复制错误的现象,所以DNA作为遗传物质时,自我复制的出错概率非常低。
而RNA只有一条链条,相当于只有一个指挥官,没有人能够帮助它纠错,所以它很容易变异。对于大多数生物而言,容易变异并不是有利的特征,这是因为外界环境相对而言比较稳定,而变异速度过快时,容易出现一些后代,由于变异不再适应环境而死亡。
但对于病毒而言,变异速度过快却容易躲过一劫,这是因为当宿主细胞感染一次病毒后,体内容易出现抗体,造成同一种病毒很难在短时间内再次感染同一个个体。
但是,变异后的病毒能够突破宿主细胞的抗体,所以变异速度快对于病毒而言,是有利的特征。
病毒的目的是杀死宿主细胞吗?
对于一般的生物而言,病毒的存在就是损害健康,剥夺生命。但对于病毒来讲,它对自我的定义是一个小偷,目的并不是“谋财害命”。
之所以这样讲,是因为病毒寄生在宿主细胞内,并不是要让宿主死亡,而是想要窃取宿主细胞的营养以及利用宿主细胞进行自我复制。
如果病毒的毒性较强,造成宿主上午染病,下午死亡,由于宿主还没来得及将病毒传播给他人,就死亡,那么该病毒虽然毒,但不会造成大规模感染,该病毒也无法大规模复制自己。而且,当宿主死亡后,病毒在宿主体内也不能进行生存,病毒会再次变为无生命特征,直到遇到下一个宿主。
如果病毒的毒性很弱,能够长期寄生在宿主体内,那么病毒就可以持续的自我复制,比如:HIV,能够潜伏在人体内十几年,在这期间,病毒一直在生存、繁衍。
因此对于病毒而言,“有利”的进化方向是“低毒性、高传染性”。每年冬春之际的流感,就是这种类型的病毒,它虽然每年都会流行,但不会伤害宿主的性命。但对于人类而言,无论病毒如何演化都是有害的,因为它能损害人类健康。
但可惜的是,演化是没有方向的,对于病毒也是如此,它们总是在不经意间演化出“高毒性、高传染性”,造成宿主大规模死亡,比如:埃博拉。
总结
病毒是介于生命与非生命之间的一种物质,而且由于它们体型小,变异速度快,我们无法通过预测来判断它们的演化方向,更没有办法短时间内 *** 出对应的疫苗。
我们唯一知道的是,隔断传染源,可以有效的避免该病毒在人群中传播。
为了你我的安全健康,请您在此期间减少出行,接触他人要戴口罩,多洗手,勤通风。
病毒是一种介于生命与非生命之间的有机物种,它不是生命也不是非生命。
病毒是没有细胞结构的,它比细菌还要小,大约是细菌的千分之一,因此我们只能通过电子显微镜才能看到他。而且病毒只能寄生与宿主细胞内,是由DNA或RNA与蛋白质构成,如果他离开寄生的细胞中,就不具有生命特征,会变成蛋白质结晶体,类似于石头一样。
早在1892年,俄国生物学家伊凡诺夫斯基就发现了病毒的存在,也就是烟草花叶病,这种病毒会感染烟草使得烟草会出现死斑,褶皱或者畸形,当时伊凡诺夫斯基研究烟草花叶病毒时发现,通过细菌略器的烟叶汁也可以感染无病的植物上,他猜测可能有一种比细菌更小的微生物存在,后来病毒学的开创者马丁乌斯-贝杰林克证明是正确的,并将这种病原体命名为,病毒。
从去年年底爆发的新型冠状病毒就是RNA病毒,他是由蛋白质外壳包裹着RNA,在他的包膜上存在棘突,因此叫冠状病毒。当冠状病毒寄生与宿主细胞内,就会导致人的肺部引发炎症,出现发热,咳嗽,呼吸困难等症状,严重者甚至可能会死亡。不过大部分都是具有其他病史的老年人居多。
因此在新型冠状病毒流行期间,我们平时一定要勤洗手,食清淡,多饮水,不要参加聚集活动,出门戴口罩,这是预防病毒的最好办法,无需过度恐慌!
值此非常时期,我们有必要了解病毒的本质和特性,并回顾和展望,与病毒有关的历史和未来
1899年荷兰微生物学家贝杰林克,发现了人类历史上第一个病毒,烟草花叶病毒,这种专门感染植物的病毒,会让植物叶片变得斑驳,进而引起植物的死亡,时至今日人类已经发现了5000多种病毒,但科学家们知道病毒是会变异的,所以新的病毒早晚会出现。
从生物学上来看,形态各异的病毒颗粒只有细菌的千分之一大小,而细菌作为生物的主要类群,人类还可以把它们分为,有益细菌和有害细菌,但病毒作为靠寄生存活的有机物,它们在绝大多数情况下都是有害的。
生命和病毒最大的区别在于,前者可以自己寻找养料活下去,后者只能靠寄生,然后吸取宿主的“生命力”活下去。
1969年7月20日,阿波罗11号任务中的美国宇航员,阿姆斯特朗和奥尔德林,驾驶登月舱降落到了月球表面,7月24日宇航们降落到地球后,第一时间就被送进了隔离设施,开始进行为期三周的检疫实验,目的就是确保宇航员没有染上可能存在的月球病毒。
1997年升空的卡西尼-惠更斯号土星探测器,在2017年寿命将尽时,科学家们选择让其坠入土星,并在大气层内烧毁,之因为科学家们认为土卫六和土卫二可能存在生命,卡西尼号坠毁到这两颗星球上的话,它身上可能存在的地球病毒或细菌,以及高污染的核电池,将破坏甚至摧毁星球上的生命系统。
1492年哥伦布发现美洲新大陆后,大量欧洲人携带欧洲动植物以及病菌陆续抵达美洲,历史上把这一现象称为“哥伦布大交换”,大交换时期,欧洲人带来的新疾病,还造成了数千万美洲原住民的死亡。
从哥伦布大交换的例子不难看出,人类这具从地球基础生命演化而来的身躯,连因地理隔离而出现的地球病毒都无法抵御,因此病毒始终都是威胁人类安全的重要因素。
在可以预见的未来,人类与病毒之间的战争还会继续,战场甚至会从地球扩展到其他星球,但不论是未来的外星病毒,还是目前的病毒,它们都终将被人类消灭。
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