病毒是生命嗎?曾經這個問題困擾了科學家。
我們一般對生命的定義至少要包括自我繁衍、新陳代謝等特性。
而病毒卻不能自己獨立繁殖和新陳代謝。因為它沒有細胞的相關結構。
但是,越來越多的人傾向將病毒劃到生命範疇。因為一份權威期刊的證據表明,病毒和細胞其實是同源的,即病毒和細胞有著同一個共同祖先。
所以,如果細胞算是“活”的生命,自然病毒也算是“活”的——只不過策略不一樣!
雖然病毒無法獨立自我繁殖,但是它知道細胞可以。故病毒“聰明”地藉助細胞們來完成了自己的自我繁衍等生命任務。
病毒的基本結構
生命最重要的物質無非RNA或DNA,它們是生命信息的承載者。細胞和病毒的繁殖,無非最後都是要為RNA或DNA的複製所服務。
在細胞結構中,細胞核內裝著DNA,它是細胞的總司令部。
而在細胞核之外,則有林林總總的細胞器為其服務。
所以,細胞可以自我獨立地完成蛋白質、DNA等的複製,也就可以自我完成繁衍了。
而病毒這“哥們”就比較懶惰!它連細胞核結構都沒有,基本上就是在蛋白外殼內包裹著一團RNA或DNA的遺傳物質。
所以,病毒自身的結構註定它無法自我合成蛋白質、核酸RNA或DNA。
但是,病毒在長期的生存鬥爭中,演化出了極其完美的偽裝外殼。上圖中那些小凸起,就是它華麗偽裝的詮釋。
病毒的吸附入侵
當病毒蛋白“有幸”接觸到細胞,它外殼上的小凸起,就會像鑰匙一樣開啟細胞的細胞膜結構。
於是,細胞就會誤認為病毒只不過是它自身新陳代謝的重要原材料。
目前,人們觀察到的病毒吸附入侵方式,大致有3種。
- 第1種入侵方式
也是最常見的方式,就是用病毒外殼上的神經酸氨酶等撬開細胞膜,然後病毒自身的外殼膜就和細胞膜自身就融合了。
而它的核蛋白和RNA或DNA則會被直接排入細胞內。
在細胞內,有溶解這些核蛋白的相關酶,所以,病毒RNA或DNA就直接暴露在細胞內。
而在細胞內,病毒的RNA或DNA所享受的待遇就開始比細胞自身的核DNA要好了。
這種入侵方式,可見於HIV等病毒。
- 第2種入侵方式
這種方式還是比較少見,因為這種病毒沒有嚴格意義的外殼結構。它們很簡單,直接用蛋白質包裹起核酸,就開始“作案”了。
這些核蛋白上也存在著可與細胞膜“溝通”的鑰匙,隨後就會以“胞吞”的方式,被帶入細胞內。
而當物質進入在細胞內,最終重複第1種方式接管細胞。
這種病毒入侵方式,可見於脊髓灰質炎病毒等。
- 第3種入侵方式
這種方式則要更簡單粗暴!
這是在一種叫做噬菌體的病毒身上發現的。
噬菌體專門喜歡寄生細菌,當它吸附在細菌的表面時,它會將自己頭部含有的核酸物質,直接注入細菌。
複製及裝配
因為病毒的核遺傳物質RNA較多,故我們就以RNA病毒在細胞內的複製繁殖為例。
當病毒吸附在細胞表面,最終入侵細胞後,RNA在細胞溶解酶的作用充分暴露,此時RNA會快速靠近細胞核。
然後,在細胞核膜上取得信任,最終進入“總司令部”。
隨後,RNA會在細胞核內完成逆轉錄。所謂逆轉錄,指的是RNA根據自身的鹼基序列,互補配對之後生成相應的DNA。
而逆轉錄的DNA,就可以大張旗鼓地發號施令,讓細胞內的核糖體合成自己繁殖的蛋白質,並在內質網、高爾基體部完成摺疊,形成成熟的病毒外殼蛋白。
同時,病毒也會利用自身進行RNA的複製。
最後,病毒會將合成的RNA、蛋白外殼等結構進行組裝裝配。於是,一個新的病毒子代就誕生了。
子代病毒釋放
當病毒在細胞內複製到一定數量時,這些子代病毒就躍躍欲試,企圖在該細胞外闖出一個“新天地。
子代病毒要想從細胞內到細胞外,大致的方法有如下幾種方式。
比如,合成後的核蛋白和RNA組裝完成後,會在出細胞時,裹上細胞膜的一部分就逃之夭夭。
這種方法可以為病毒免費獲得一個外殼,而且該外殼和物種所有細胞的細胞膜是高度同源的。
當病毒下次進入吸附入侵時,可以很快為病毒進入細胞贏得信任。
此外,該外殼在某種程度上,也可以規避免疫細胞等的盤查。
總而言之,這是一種非常“雞賊”的釋放方式!
此外,還有另一種常見的方式。
那就是,病毒直接在細胞內合成並組裝完畢後,由內質網等結構以膜包裹的方式,運輸到細胞膜處,然後與細胞膜融合,最終病毒得以出現在細胞外。
這是一種比較快速的釋放方式,但是不如第一種方式猥瑣。
此外,有的病毒比這種方法更粗暴直接。它們在利用完宿主細胞後,宿主細胞於它們而言完全沒有價值可言了。
於是,就開啟細胞自我溶解程序。宿主細胞就自動自我溶解,這樣在細胞內的病毒子代就可以快速大量地出現在細胞外。
這種方式,顯然效率很高,但是,也會給自己帶來一些麻煩。
當組織細胞破裂之後,很容易引起機體的免疫系統的注意。隨後,“軍隊”就會被派往戰場,病毒就不得不與之做鬥爭了。
比如,下圖就是吞噬細胞試圖吞下這些病毒異物。
結語
我們以噬菌體這種病毒感染細菌的方式,來總結一下病毒是怎樣利用細胞進行繁殖的。
01、病毒吸附在細胞表面;
02、遺傳物質就可出現在細胞質內;
03、利用細胞自身的“工廠”生成病毒的配件;
04、組裝完畢後,逃出細胞外,去感染新的細胞。
不得不說,病毒要想成功寄生在宿主細胞上,是一條很艱難的道路。往往需要死掉絕大多數個體,才有可能有那麼幾個成功“降落”。
這也是從側面反映病毒何為如此注重數量。
因為病毒數量太少的話,很難做到“物種傳承”!
只不過有時候,病毒的利益和它的宿主利益顯然是有衝突的。這就是所有寄生關係的弊端,不死你死就是我亡。
而現在地球上的大多數細胞間選擇了相互協作,比如我們自身各種組織的細胞就是這種典範。
因為共同發展,合作共贏才可能有更精彩的未來!
閱讀更多 蚊知 的文章