在這段不同尋常的日子裡，幾乎所有人的注意力都落在“新型冠狀病毒”。新型的背後，是各種各樣“舊型”病毒，以及人類與之持續不斷的鬥爭史，“禽流感”、“豬流感”、“埃博拉”……這些都不是多麼久遠的事。或許是時候深入瞭解一下這個被稱作“病毒”的東西了。
病毒的發現
01
平時我們所說的生物，無論是原核生物(細菌和古菌)，還是真核生物(動物、真菌和植物)，都是由細胞組成的。除了這些細胞類型的生物，地球上還有另一類數量極其龐大的非細胞類型的生物體，這就是病毒(virus)。
法國科學家路易斯·巴斯德(Louis Pasteur，1822—1895)首先意識到病毒的存在，因為他不能用顯微鏡看見引起狂犬病(rabies)的致病原，所以致病原一定比細菌小。1884年，與巴斯德一起工作的法國科學家Charles Chamberland發明了陶瓷過濾器，上面的孔比細菌小，能夠把液體中的細菌擋住而不讓通過。
路易斯·巴斯德(Louis Pasteur，1822—1895)
8年之後，俄國科學家DimitriIvanovsky發現，從患菸草花葉病的菸草葉獲得的液體在通過細菌過濾器以後仍然能夠使菸葉患病，說明致病原能夠通過該過濾器。1894年，荷蘭科學家Martinus Beijerinck重複了Ivanovsky的實驗，得到了同樣的結果，並且認為致病原只能在細胞中才能繁殖，他把這種致病原叫做病毒。但是隻有
在1931電子顯微鏡發明後，人們才第一次看見病毒的模樣。原來你是這樣的病毒
02
病毒基本上就是由蛋白質包裹的DNA或者RNA。這層蛋白質包被叫做衣殼(capsid)，由相同的蛋白質單位組成。這些組成衣殼的蛋白質單位叫做殼粒。衣殼的形狀常為多面體，例如20面體。有的病毒在衣殼外面還有一層脂質的包膜，類似細胞的細胞膜，上面也有蛋白質分子。病毒沒有細胞結構，即使有些病毒有類似細胞膜的外膜，膜裡面也有遺傳物質，但是病毒沒有細胞質，即沒有一個水溶液的環境。
由於地球上的生命活動是以水為介質的，化學反應要在水溶液中才能進行，沒有水溶液的環境也意味著沒有化學反應，所以病毒沒有自己的新陳代謝。例如病毒沒有合成蛋白質的核糖體，也不能合成自己的遺傳物質。在單獨存在時，病毒沒有通常意義上的生命活動，因此也稱為病毒顆粒。我們平時所見的病毒照片，都是病毒顆粒，即它們在細胞外的模樣。要是隻看病毒顆粒階段，可以認為病毒是沒有通常意義上的生命的。
病毒的結構雖然簡單(和細胞相比而言)，但是卻含有儲存生命信息的分子，DNA或者RNA。一旦有發揮它們指令作用的環境，即到活的細胞內部，這些指令就可以調動細胞裡面的資源和生產線，合成複製自己所需要的遺傳物質和殼粒蛋白。從這個意義上講，病毒就是隻有指揮部，沒有工廠的單位，指揮部進入別人的工廠發號施令，由這些工廠來生產自己。
與真菌和動物一樣，依靠其他生物的有機物來“生活”，因此所有的病毒都是異養的。真菌和動物還要自己消化而後吸收有機物，再用“基本零件”(氨基酸、核苷酸、葡萄糖等)來建造自己的身體，病毒把這些活動全免了，只發指令，其他一切活動都靠被感染的細胞進行，複製出多個自己，真的是“飯來張口，衣來伸手”。
由於這種“生活方式”是最省事的，通過這種方式來“生活”的病毒也種類繁雜，估計有數百萬種之多，能夠感染地球上所有的生物。無論是動物、植物、真菌，還是細菌和古菌，都不能倖免於病毒的攻擊，而且同一種生物還可以被多種病毒感染，例如人就可以被感冒、流感、肝炎、SARS、艾滋病、狂犬病、腦膜炎、天花、麻疹、水痘等病毒感染。由於病毒能夠把地球上所有的生物當做生產自己的工廠，病毒的數量極其龐大，超過地球上的任何生物。例如每毫升海水就含有多達2.5億個病毒，是同樣體積海水中細菌數的十倍至數十倍。據估計，地球上病毒總數有1031個之多!從這個意義上說，病毒利用現成有機物複製自己的本領比動物大得多。
它含有和細胞生物同樣類型的遺傳物質，使用同樣的遺傳密碼，並且能夠在競爭中不斷演化，因此也可以看成是生命的一種形式。細胞被病毒“劫持”後，就變成了生產病毒的工廠，在很多情況下會使被感染的細胞死亡，即在大量的病毒顆粒被生產出來之後，細胞破裂，釋放出病毒。這對於單細胞生物如細菌，就直接是死亡。對於多細胞生物，病毒可以造成部分細胞死亡，或者生物整體的死亡。例如1918年的流感大流行就奪去了數千萬人的生命。從歐洲帶入的天花病毒曾經殺死了約70%的美洲原住民。
1918年流感
在海洋中，病毒每天殺死約20%的單細胞生物，包括細菌和藻類。如果細胞生物沒有抵禦病毒攻擊的能力，所有的細胞都會被病毒消滅。因此從細菌開始，就有抵禦病毒攻擊的機制。病毒和細胞生物之間，就在這種進攻和防禦的鬥爭中建立大體平衡的關係，並且雙方都在這場無休止的鬥爭中不斷演化。
病毒如何感染細胞
03
病毒要繁殖，首先要進入細胞。根據要進入的細胞不同，病毒也有不同的進入細胞的方式。
噬菌體感染細菌是用注射其DNA進入細胞的方法。由於細菌的細胞膜外面還有細胞壁，整個噬菌體進入細菌的細胞有困難。噬菌體附著在細菌表面後，其“頭部”含有的雙鏈DNA經過“尾部”被直接注射進細菌的細胞質，噬菌體的其餘部分則留在細胞外。注射所需要的壓力來自DNA自身。噬菌體在細胞中生成時，蛋白質的外殼首先形成，裡面還沒有DNA，所以內部是空的。噬菌體的DNA是在末端酶的幫助下，像壓縮彈簧那樣把DNA包裝進“頭部”的。這個被壓縮的“彈簧”在噬菌體附著在細菌表面時就能夠“彈”入細胞。
動物的細胞沒有細胞壁，所以病毒可以直接和細胞質接觸。病毒通過細胞表面的特種蛋白與細胞結合，在特異結合完成後，細胞會用內吞(endocytosis)的方式把病毒“吞”入細胞，所以整個病毒，包括其衣殼，都會進入細胞。例如艾滋病的病毒就通過淋巴細胞上的CD4蛋白和細胞結合，從而進入表達CD4的淋巴細胞。在進入細胞後，衣殼蛋白質解離並且被細胞降解，釋放出遺傳物質。
如果病毒的衣殼外面還有脂質的包膜，在包膜上的蛋白質與細胞表面的特殊蛋白結合後，病毒的包膜會與細胞膜融合，使病毒顆粒，包括遺傳物質和衣殼，進入細胞，在那裡衣殼被降解，釋放出遺傳物質。
植物的細胞也有細胞壁，而且由於植物的細胞遠大於細菌，其細胞壁也比細菌的細胞壁厚得多。感染植物的病毒，像類病毒一樣，無法直接進入植物細胞，而需要植物細胞的損傷。但是一旦進入細胞，它們能夠通過胞間連絲(plasmodesmata，細胞之間通過小孔建立的細胞質聯繫)從一個細胞進入另一個細胞。
由於病毒只能在細胞內才能進行繁殖，而原核細胞和真核細胞，真核生物中的植物細胞和動物細胞在大小和結構上有很大的不同，即使是同一種生物也有不同類型的細胞，例如人的身體就由200多種不同類型的細胞組成，某種結構的病毒常常只能感染適合它的細胞，而不能感染別的類型的細胞。例如感染植物的病毒一般對動物就無害，許多感染動物的病毒也不能感染人類。即使在人類，病毒也不能感染所有類型的細胞。例如乙型肝炎的病毒就不能感染皮膚細胞，艾滋病的病毒也不能感染肝細胞。
噬菌體基本上都含有雙鏈的DNA，但是還沒有發現能夠感染植物的含雙鏈DNA的病毒。感染植物的病毒多含有單鏈的RNA。含RNA的病毒多數感染動物和植物，只有少數能夠感染細菌，但是還沒有發現能夠感染古菌的RNA病毒。感染古菌的病毒，像感染細菌的病毒(噬菌體)那樣，含有雙鏈的DNA。
生物如何進行自我防衛
04
地球上的生物不斷演化，從原核生物到真核生物，從單細胞生物到多細胞生物，構造越來越複雜，功能越來越多樣，最後產生了被子植物和哺乳動物這樣的高級生命形式。人類更是地球上生物演化的最高峰。我們的身體由多個系統(例如消化系統、呼吸系統、循環系統等)，200多種細胞，大約60萬億個細胞組成。光是我們的大腦就含有約100多億個細胞，在此基礎上產生了感覺、意識、思維和情感。我們不僅能夠成功地在地球上生活，成為這個星球的主宰，我們還能夠反過來研究這個產生我們的世界，瞭解宇宙誕生和演化(包括生物演化)的過程和規律。
但是這並不意味著，低級生物就會被高級生物所取代，像4G手機取代3G手機、數碼相機會取代使用膠片相機那樣。
對於生物來講，地球(包括陸地和海洋)是極其巨大的，可以為各種生物，包括原核生物，提供廣大的生活的空間。例如藍細菌是地球上最古老的生命形式之一，已經有約35億年的歷史，至今仍然在地球上繁衍。地球上生活環境的多樣性(海洋、陸地、熱帶、寒帶、酸性、鹼性、地表、地下、乾燥、潮溼、以及不同環境中化學組成)也能夠為各種生物形式，從低級到高級，提供適合它們生存的環境。許多不適合高等生物生活的地方，如熱泉、地表之下、酸性或者鹼性的環境等，卻是一些原核生物生活的地方。不僅如此，由於真核生物是由大量的有機物組成，而且會死亡的，真核生物的出現不僅沒有使原核生物消失，反而由於真核生物提供的大量有機物而使異養的原核生物有更大的發展空間。異養的真核生物，例如真菌，也主要是依靠其他真核生物提供的有機物生存的。
藍細菌
許多異養的原核生物和真菌，在這裡我們統稱為微生物，是依賴死亡的動植物提供的有機物生活的，但是它們並不一定要等到動植物的死亡。動物和植物，無論死活，都是有機物最豐富的來源。如果動物和植物沒有防衛系統，活的動植物和死的動植物對於這些微生物來說就沒有根本區別，一樣會被它們所分泌的消化液消化掉。動植物體內多水的環境，適宜的酸鹼度，全面和豐富的營養，本來是為動植物自己的細胞所使用的，但同時也可以是細菌和真菌生活和繁殖的理想場所。特別是恆溫動物那30多攝氏度的體溫，體液中豐富的營養，更是許多微生物生活的“天堂”。如果沒有防衛系統，活人就會很快被微生物消化乾淨。
除了微生物，地球上所有的生命形式，包括原核生物，還會受到病毒的侵害。在許多情況下，被病毒感染的細胞會死亡破裂，釋放出更多的病毒。 如果生物沒有對抗病毒的有效機制，任由病毒繁殖的“鏈式反應”進行下去，所有的生命形式都會受到極大的威脅。第二次世界大戰前歐洲流行的流感就是由病毒引起的，造成了數千萬人的死亡。
病毒的生活方式，也是利用其他生物身上現成的有機物來繁殖自己。病毒不僅攻擊真核細胞，也攻擊細菌，所以從原核生物開始，就有了對抗“搶奪”自己有機物的入侵者的鬥爭。
細菌、真菌和病毒的例子說明，地球上異養生物獲得其他生物現成有機物的方式，不僅可以“大吃小”，例如大魚吃小魚，水螅吃細菌，而且可以“小吃大”。在這裡“小”就成了這些異養生物的優點。由於它們是如此之小，很容易隨風飄蕩，所以無處不在，被侵害的生物“無處可藏”。
動物跑得再快，也跑不到沒有微生物的地方。也正是因為它們小，動物的觸覺、視覺、聽覺、味覺、嗅覺也發現不了細菌、病毒，而且生物對付捕食動物的一些方法也不管用，例如牙齒和爪子對微生物就相當於是用大炮打蚊子，毫無作用。因此要對抗微生物的攻擊，必須採取另外的專門手段，“以小對小”。
微生物和病毒是細胞或者亞細胞水平的，生物也用細胞水平，甚至分子水平的手段來對付。這就是生物的防衛系統，也叫免疫系統(immune system)。Immune這個詞來自拉丁文的“immunis”，意思就是“免除”，在這裡指免除微生物的攻擊。
一開始，免疫學研究的主要是人類對抗微生物和病毒的機制，後來逐漸擴展到其他動物身上，再擴展到植物和細菌的防衛機制。它們的共同點都是抵抗比自己小得多的生物搶奪自己身上有機物，並因此可能危及自己的生命的活動。
生物的免疫系統可以大致分為兩大類，先天的和後天的。先天免疫系統是與生俱來的，不需要學習，按照固定的程式對入侵的外來物質起反應，能夠同時對抗多種微生物，因此也被稱為“非特異的免疫系統”。原核生物、植物和動物都擁有各自的先天免疫系統。
後天免疫系統不是與生俱來的，而是在生物形成後通過學習獲得的。它能夠“記住”某種入侵微生物，並且特異地對這種微生物做出反應，因此也被稱為適應性免疫，或者特異性免疫。
過去認為只有脊椎動物才有適應性免疫系統，但是近年來的研究表明，原核生物也擁有適應性免疫系統，只是具體的機制和動物的適應性免疫機制不同。
觀點資料來自
《生命通史》
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