给中学生看的科普文:我们该如何看待病毒

在这段不同寻常的日子里,似乎所有人的注意力都放在了新型冠状病毒肺炎上。

作为一个中学生,你的开学日期一延再延,宅家和爸妈大眼瞪小眼。你了解这个让你没法开学的罪魁祸首吗?

给中学生看的科普文:我们该如何看待病毒

新型冠状病毒的病毒颗粒


什么是病毒?细菌和病毒是同样的东西吗?

为什么我们会生病?

今年奥斯卡最佳电影《寄生虫》,你看了吗?如果看了的话,你能体会到什么叫“寄生”吗?

如果你在学校选修了 bio,那么这些问题的答案你已经都有了。但经常复习还是很有必要的。本篇文章将是一份很棒的复习资料。



平时我们所说的生物(living organisms),都是由细胞(cell)组成的。除了这些细胞类型的生物,地球上还有另一类数量极其庞大的非细胞类型的生物体,这就是病毒(virus)。

病毒的数量有多庞大呢?每毫升的海水中就有 2.5 亿个病毒。这世界上没有任何生物可以在数量上超越病毒。


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病毒长啥样呢?


我们来看看一个典型的流感病毒:

给中学生看的科普文:我们该如何看待病毒

图源:Edexel IGCSE Biology(9-1)Student Book


最中央的物质是病毒的遗传物质,根据病毒的种类不同,可能是 DNA 或者 RNA (快速复习:DNA 和 RNA 的区别是什么?)

这个遗传物质由一层蛋白质包裹着,我们把它叫做衣壳(capsid)。有的病毒在衣壳外面还有一层脂质的包膜(envelope),类似细胞的细胞膜,上面也有蛋白质分子。

这层包膜并不是病毒自己生产的,而是从宿主细胞那里“偷”来的。

说到这里,你应该知道为什么病毒不是细胞了吧?

复习:细胞的基本结构是?

给中学生看的科普文:我们该如何看待病毒

图源:Edexel IGCSE Biology(9-1)Student Book


  • 以动物细胞为例,细胞应该包含细胞核(nucleus),细胞膜(cell membrane)和细胞质(cytoplasm)。

病毒没有细胞结构,即使有些病毒有类似细胞膜的外膜,膜里面也有遗传物质,但是病毒没有细胞质,即没有一个水溶液的环境。

由于地球上的生命活动是以水为介质的,化学反应要在水溶液中才能进行,没有水溶液的环境也意味着没有化学反应,所以病毒没有自己的新陈代谢(metabolism)。

这意味着什么呢?


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病毒没有生命


为什么这么说?我们先来复习一下:

生物体的常见生命活动(life processes of living organisms)有哪些?

获取营养 require nutrition – plants make their own food, animals eat other organisms

呼吸 respire – release energy from their food

排泄 excrete – get rid of waste products

对刺激作出反应 respond to stimuli – are sensitive to changes in their surroundings

移动 move – by the action of muscles in animals, and slow growth movements in plants

维稳 control their internal conditions – maintain a steady state inside the body

繁殖 reproduce – produce offspring

生长 grow and develop – increase in size and complexity, using materials from their food.

我们常说的吃喝拉撒、睡觉、生孩子,其实就是各种各样的生命活动(life process)。

而对病毒来说,他们存在唯一的意义就是繁殖(reproduction)。其他的生命活动,它统统都没有。

所以我们才说,当我们看到单独的存在细胞外的病毒,它其实是没有生命的。它不需要进食,不会排泄,不会生长,也不会对环境作出任何的反应。

只有找到了宿主(host),病毒才能繁殖。


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病毒本质上是寄生物


今年奥斯卡最佳电影《寄生虫》,你看了吗?如果看了的话,你能体会到什么叫“寄生”吗?

简单来说,寄生指的就是病毒必须要依靠其他生物来存活。

病毒的结构虽然简单(和细胞相比而言),但是却含有储存生命信息的分子,DNA或者RNA。

一旦有发挥它们指令作用的环境,即到活的细胞内部,这些指令就可以调动细胞里面的资源和生产线,合成复制自己所需要的遗传物质和壳粒蛋白。

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从这个意义上讲,病毒就是只有指挥部,没有工厂的单位,指挥部进入别人的工厂发号施令,由这些工厂来生产自己

病毒感染了一个细胞后,这个细胞会被它“劫持”着生产更多的病毒,直到这个细胞死去,病毒去感染更多的细胞。


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病毒到底想做什么?


虽然人类认识病毒只有一百多年,但是病毒在至少三百万年前就存在了。

我们经常把病毒称为病原体(pathogen),因为我们只在病毒引发大规模的疾病时才注意到它们,例如每年的流感季,例如引起艾滋病的 HIV 病毒、 SARS 和这次的新型冠状病毒。

可是相比起地球上的所有的10 的 33 次方个病毒,让人闻风丧胆的 10 的 19 次方个 HIV 病毒仅是大海中的一滴水。这就好像,有人只接触过一颗有毒的蘑菇,然后就认为整个地球上的蘑菇都是有毒的。

病毒并不是我们的天敌。这世界上绝大多数的病毒都是无害的,而且它对我们很重要。

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噬菌体(Bacteriophage)就是一种能帮人类对抗细菌引发的疾病的病毒


事实是,所有的生物物种,包括细菌,都受到病毒的影响。病毒存在于所有的生态系统中。病毒对物种进化(evolution)是至关重要的。

病毒影响了大部分生物的基因,包括我们人类。病毒甚至能通过影响海洋里微生物的密度来影响全球气候。

我们人类现在之所以是这样的物种,也跟病毒有关。比方说,我们人类拥有强大的免疫系统。这个免疫系统之所以这么强大,其中一个原因就是因为它和病毒进行着永不停息的对抗,在这样的对抗中,强大的基因被保留下来了。

回到我们最初的问题吧,病毒为什么会存在呢?

病毒学家在 1980 年代提出了Trade-off Hypothesis,这种理论的假设是病毒所做的一切是为了优化自己的繁殖。

从这个意义上来说,那些臭名昭著的病毒,例如天花、埃博拉,其实是很失败的病毒。因为它们快速地杀死了自己的宿主,然后就被限制了传播。

如果一类病毒能和自己的宿主共存,还能够做到让宿主无察觉地快速传播,那么他就达到了自己繁殖更多病毒的目的。

看完这一段,你可以能觉得很抽象,我推荐你看下面这个视频:

https://www.bilibili.com/video/av76284518/

根据这个视频中的理论,下面哪种量的病毒是最容易传播的呢?

A. too much

B. just right

C. too little

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我们该怎么做?


知道了病毒是什么和病毒为什么存在后,你应该没那么害怕病毒了。

刚刚我们没有提到的是,由于部分病毒的遗传物质是 RNA,也就是单链结构,它变异得非常快。人类研发疫苗的速度很难跟得上病毒变异的速度。

所以因为新型冠状病毒生病的人,都要靠自己的免疫系统(immune system)来跟病毒作斗争。

Immune 这个词来自拉丁文的“immunis”,意思就是“免除”,在这里指免除微生物和病毒的攻击。

当病毒想要劫持人体的细胞时,抢夺细胞的资源时,免疫系统就会派出免疫细胞,去跟病毒对抗。

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我们看不到病毒,也看不到免疫细胞,但我们也有很多力所能及的事,去帮助我们的免疫系统。

除了你父母经常谈的戴口罩、勤洗手,你还可以注意的是,多吃水果蔬菜,吃足够的肉类蛋类,早睡早起,尽可能地多运动,晒太阳,保持好心情。这些都能帮你提升免疫力,对抗病毒。

加油,好好学习,让知识陪伴你度过这段难熬的日子。


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