01.29 病毒在體外不能存活,那麼世界上第一個病毒怎麼來的?

病毒結構簡單缺乏細胞器,難以完成自身蛋白質衣殼和核酸的複製,因此無法獨立生長,必須依賴細胞生物的細胞器才能繁殖,但這不代表它們必須在生物體內才能存活。

如果單單從病毒的這種特性來看,病毒難以成為地球生命的起源,就因為它們構造簡單隻能依靠其它生物生長繁殖的特點。從核酸的特徵來看,病毒可以分為雙鏈DNA\\RNA病毒、單鏈DNA\\RNA逆轉錄病毒,共同的特徵是可以附著在宿主細胞的表面上,然後逐漸向細胞內部滲透,將自己的基因整合入宿主核酸鏈或者僅僅依靠宿主細胞的核糖體等細胞器完成蛋白質衣殼和核酸的複製,並且重新裝配為完整的病毒。因為結構簡單,它們所需要的物質和能量全部來源於細胞,而體積微小在細胞內的數量會很龐大,綜合下來需求的物質和能量很多,同時由於可以改變有些細胞蛋白的構造,進而造成細胞功能的喪失,表現在生物體體上就是疾病。病毒的這種特點導致它們不能自行生長繁殖,必須要在宿主細胞中才能完成各種生命活動,但這並不代表它們必須在生物體內才能存活。

病毒在體外不能存活,那麼世界上第一個病毒怎麼來的?

自然環境複雜多變,同樣地病毒的適應性也多種多樣,一些病毒在體液環境中可以長久地存在,但是有些病毒在離開生命體液態環境後數分鐘到數小時就會失去再次感染生物體的功能;而自然界擁有水體、溼潤的土壤、冰封的地表等多種環境,病毒就可以利用這些環境暫時存活下來,不能自行繁殖,但當某些生物在這些環境中活動的時候,病毒就可能再次感染生物體造成某種疾病的爆發,很多病毒靠消化道傳播就是這個原因,也是俗話病從口入的原因。病毒的這種特性,說明它們的產生要稍後於細菌等生命形式,因為只有那些功能較為完全,具有自我複製能力的細菌才能不斷地繁衍,因此病毒的起源可能是一些古細菌的寄生細菌,在漫長的進化過程中逐漸褪去了那些無用的基因,最終成為結構簡單必須依賴細胞體存活的生物類型。

病毒在體外不能存活,那麼世界上第一個病毒怎麼來的?

由於病毒這樣結構簡單、體積微小的生物類型不能留下化石,因此對於病毒的起源目前也是推測,比較重要的證據是細菌中的立克次氏體和衣原體就像病毒一樣,需要在宿主細胞內才能複製。病毒這種肉眼看不到的微小生物,帶給人類的恐怖要遠遠超過大型獵食性動物,人類憑藉著工具和火焰可以戰勝各種大型動物,但卻只能通過間接的方式預防病毒感染,目前被消滅的人類疾病是天花,但天花這種病毒並未從自然界消失,一些實驗室中也有保留。不過得益於病毒學研究,人類也知道了病毒感染的必須途徑,只要針對性地採取隔絕措施,病毒的傳播會大大降低。

毒並不是一種具有細胞結構的但能生存的微生物,病毒只有一種核酸鏈。它們沒有由蛋白質組成的外殼。因此病毒很脆弱。因為他們結構簡單,沒有代謝系統,只能在宿主內生活,靠宿主的能量,物質來完成它們自己的生存,它們的一生似乎就不是為了生存而只是繁殖。通過低等級的簡單複製繁殖。

病毒在體外不能存活,那麼世界上第一個病毒怎麼來的?

人類關於病毒的起源現在還停留在研究假說階段。一般認為有三種。

第一,病毒是在早起由非生命結構的大分子經過一系列進化。但只停留在進化非細胞階段,其它的很多核酸,蛋白質分子等進化出來細胞結構,而病毒選擇了更省力非細胞結構通過寄生宿主細胞內存活,但這種解釋似乎對病毒不能離開宿主這一點有點勉強。

第二就是內源說,就是在生物體內有些染色體和線粒體因為一些原因脫離了原來的細胞。但剛好組成了一個非細胞結構的物質,這樣通過與原生物體共生。而且我們也發現一些導致人類患癌的病毒的遺傳信息和細胞內的一些遺傳信息很相似。

第三就是,一些具有細胞結構的高級微生物剛開始寄生在宿主內由於退化,丟失了很多細胞結構該有的能力只能依靠宿主才能增值生存。其實科學界更認可病毒是原始細胞生物以退為近的方式選擇最有利於自己的生存方式進化而來。

病毒在體外不能存活,那麼世界上第一個病毒怎麼來的?

另外一種說法

到目前為止,人來還沒真正研究清楚病毒是如何形成的,當前主要有三種學說,解釋病毒的進化!

病毒是如何產生的?​

一、病毒起源於自主複製的RNA分子 

核糖核酸(RNA)具有自主複製的信息和能力,並研究發現RNA分子具有酶的催化能力,這促使RNA為病毒的起源學說變得更具說服力。RNA分子至少具備下列可以進行復制和進化三種相關功能:

1、核糖核酸酶的活性;

2、能自我拼接去掉內部的核酸序列(核酸);

3、有實驗表明,以RNA作引物可以合成依賴於模板的多聚胞嘧啶核酸。

病毒在體外不能存活,那麼世界上第一個病毒怎麼來的?

二、病毒起源於宿主細胞中的DNA或RNA成分的學說

這個學說可以解釋所有病毒的起源:DNA病毒起源於質粒或轉移因子,反轉錄病毒起源於反轉座子,RNA病毒起源於自主複製的mRNA。 該學說的核發心內容是:病毒是正常的細胞成分獲得了自主複製的能力,進化而來的。

病毒是如何產生的?​

三、退化性起源學說

該學說認為病毒是細胞內寄生物的退化形式。在細胞內,這類寄生物可以在不影響其生存的情況下逐漸丟失部分生物學功能。它們所必需保留的功能是具有可進行自主複製的DNA複製原點(順式元件)、可以對複製進行調控的反式調控蛋白,以及能與宿主生物合成及複製系統相互作用的順式和反式功能。最終,就可產生一種專性細胞內寄生的DNA分子或質粒。  

生物學告訴我們,地球上的生命有很多種類型。地球不僅供養著有細胞結構的生命和真核細胞——真菌、植物和動物,而且還供養著另一類頗不尋常的生命形式,病毒(Virus)。我們周圍到處都是看不見的生命群落,病毒。它們雖小但明顯是活的,並且缺少我們所熟知的生命體應具有的大部分生物機制。病毒已毫不誇張地將自己整合到了我們周圍的生命組織中,進入到組成我們這個世界的每一種細菌、真菌、動植物體內,並確信已取得成功。

病毒在體外不能存活,那麼世界上第一個病毒怎麼來的?

生物學家確認,病毒能夠複製增殖、遺傳和變異演化。它們具有區別於其他生物的基本特徵。

病毒體積極其微小,藉助電子顯微鏡才可觀察它們;沒有細胞結構,成分僅為核酸和蛋白質兩種;每一種病毒只含有一種核酸,要麼是DNA要麼是RNA;不能在無生命的培養基中增殖,只能利用宿主活細胞內現成的代謝系統複製自身核酸和蛋白質,並組合成完整的有感染性的病毒顆粒。

顯然,病毒必須感染生命體的細胞才能完成其生命週期,那麼世界上第一個病毒又是怎麼產生的呢?雖然目前病毒的起源還不是很清楚,但病毒起源的假說已在生物學界發展出許多課題。病毒產生的假說主要包括:

蛋白質、核酸遺失假說 即細胞生物,由於細胞脫落和破裂導致遊離蛋白質和DNA、RNA的出現。它們在某種條件下經化學作用形成一種特殊結構,裹著DNA或RNA。一些遊離分子和生物細胞膜有親和力,細胞通過吞噬作用使其進入內部,然後進化形成目前成熟的病毒。生命起源的假說:病毒或許是最原始的生命體,早在沒有細胞之前就有病毒的存在,那時病毒還只限於蛋白質和核酸,沒有表現出病毒的寄生特徵。當細胞生物出現之後,個別這種蛋白質和核酸或者它們的複合體表現出寄生性,並演化出具有複製的信息和能力。

病毒在體外不能存活,那麼世界上第一個病毒怎麼來的?

此外,還有如病毒的退化性起源假說,宿主細胞的核酸成分起源假說,具有自主複製功能的原始大分子起源假說等多種理論。斯坦福大學生物學教授沃爾夫(Nathan Wolfe)博士,已經發起並指導全球病毒預測行動(GVFI),旨在監測病毒傳染源向人類蔓延的早期預警,協調包括中國在內的多國政府組織開展活動並設立公共衛生項目。

他認為,以病毒形式存在的無細胞微生物是生物多樣性的重要組成部分,每一種宿主細胞生命形式體內至少有一種類型的病毒。每一種藻類、細菌、植物、昆蟲、哺乳動物,無不如此。很多物種,包括人類,寄宿著大量的各類病毒,人類的傳染病有超過75%由病毒所致。目前,生物學尚未完全揭開病毒世界的面紗。這該使我們確信,要弄清楚病毒的真正起源和完整特徵,病毒科研還必須有一個基礎性的突破和發現。


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