张兰
山东省滨州市滨州学院 256200
摘要:本文用诙谐有趣的语言科普了病毒的结构、分类、致病过程和对人类的害处和益处,深入简出,浅显易懂,可以作为中小学生和广大市民科普之用。
关键词:动物病毒;植物病毒;噬菌体;害处;益处
何为病毒?物如其名,是让生物得病的毒物吗?差不多,但不完全是。
病毒,其实结构很简单,都不如一个细胞复杂。因为细胞中,有控制物质进出的细胞膜、存贮营养的细胞质、带有遗传物质的细胞核、能量生产工厂线粒体等,但是细胞,结构实在简单,只有一个核酸长链,和一个蛋白质外壳。也就是说,病毒只有遗传信息,没办法自己进行新陈代谢,本身不能存活,只能依靠别的生物,也就是依靠它的宿主细胞进行一切生命活动。
病毒如何依靠宿主细胞生存呢?别看病毒小,其实很凶悍,它在宿主细胞中,本来是小兵,但后来直接夺权篡位,把宿主细胞的遗传物质打入地牢,自己利用皇宫的一切来维持和繁殖自己的遗传物质,进而控制了宿主的生死大权。科学说来,病毒的生命过程可以分为六个步骤:吸附、侵入、脱壳、合成、装配以及释放。
不同生物中,都存在病毒,但却各不相同。根据宿主的不同,可以把病毒分为动物病毒、植物病毒和细菌病毒,细菌病毒又称为噬菌体。
入侵到动物细胞内的病毒称为动物病毒。动物病毒非常狡猾,采用两种方式进入细胞,首先,动物病毒会与宿主细胞膜表面的受体蛋白碰撞结合,如果结合成功,便进一步侵入宿主细胞,如果被识别是外来户,不允许进入,那么动物病毒会采取第二个方案,去结合另外一些吞噬细胞,直接作为异物被吞入细胞,然后潜伏一段时间,等到宿主细胞已经适应,对它不再关注,它觉得警报解除了,变开始增值,持续释放病毒颗粒。
季节性流感病毒,给人类造成了巨大的经济损失和死亡率。从二十世纪初开始,全世界范围内已经有了五次流感大爆发。第一次,是1918年的西班牙流感,这次破坏性最强,全世界感染人数近1亿,患者死亡率也高达2.5%,比平时高出了数十倍。第二次,是1957年的亚洲流感,先在我国南方爆发,随后全世界传播,造成了全球110万人的死亡,并循环持续了十年!第三次,是1968年的香港流感,导致超过70万人的死亡,并且,该流感循环至今仍然存在。第四次,是2009年的甲型流感,首先在美国和墨西哥出现,三个月内传播到全球74个国家和地区,导致近20万人死亡;第五次,就是2019年的新型冠状病毒,截止到2020年10月份,全球已经有四千多万人感染,100多万人死亡,而且,危机还在继续,据专家预计,此病毒以及其变种,有可能会长伴人类。
那么,有没有对人类有益的动物病毒呢?凡事没有绝对,当然有,比如说,牛痘病毒。牛痘,是牛天花病毒引起的牛身上的一种传染病,会导致母牛乳房溃疡。人类天花病毒导致了人类历史上最大的屠杀时间,天花病杀死了数亿人类,在1980年,全球疫苗接种,天花病才得以从人类历史上绝迹。而这个疫苗,就是牛痘疫苗,因为,人类感染牛痘病毒,只会轻微不适,而且,会产生抗牛痘病毒的抗体,而由于牛痘病毒与人类天花病毒抗原性质相同,所以,人接种牛痘疫苗后产生的抗体,也能够对抗天花病毒,这是世界上免疫接种的首度成功案例,从此,疫苗兴起,接种疫苗,也被认为是控制传染病最有效的措施。目前,由于人类疾病防治的疫苗已经多达20种以上。
同样,植物病毒也能引起植物的病害。
不过,相比动物细胞,植物细胞是有细胞壁结构的,细胞壁犹如铜墙铁壁保卫着植物细胞,植物病毒如何侵入呢?植物病毒自然也有妙招,它们侵入植物的主要方式是通过植物的伤口,这些伤口包括人们扦插、土壤对植物根的磨损等,但最重要的还是动物的啃食,所以,自然界中,昆虫是植物病毒最重要的传播媒介,特别是蚜虫。
如同动物病毒,植物病毒对人类也是利弊兼有。烟草花叶病毒浸染烟草后,破坏了叶片特别是幼叶的组织结构,使其叶脉附近出现半透明的现象,叶片厚度不均,甚至会导致叶片组织坏死,最终导致叶片出现大面积的褐色坏死斑,叶片扭曲、皱缩,大大降低了烟叶的产量和质量,烟农对它恨之入骨。
与此相反的事是,花农对植物病毒格外青睐。荷兰的郁金香美丽无比,硕大的花朵娇艳欲滴,但是,最开始,郁金香花朵有一个致命的缺陷,就是它的花瓣一直是纯色的,多姿多彩,这个世界才绚烂无比,如今的郁金香是如何做到同一朵花瓣,却拥有不同的颜色和斑纹的呢?植物病毒给予了细心人丰厚的报仇。一天,一位细心的花农照顾郁金香花朵时,发现一朵郁金香的花瓣上竟然有彩色的条纹!他没有对此不屑一顾,视若无睹,反而将这朵花的汁液涂在了另外一朵花上,奇迹出现了,被涂抹的花朵也变成了杂色花!这位花农发了一笔大财,因为,他是当时唯一一位种植出彩色郁金香的人!后来的研究发现,杂色的郁金香是由郁金香碎色花病毒造成的!于是,人们利用病毒感染引起的植物花的变色,创造了很多新的花卉品种,香石竹、虞美人等经病毒感染后,花瓣上出现各色条纹,色彩更加奇异和绚丽。
病毒不仅侵染动物和植物,即使微小的细菌,它也不放过。可谓螳螂捕蝉黄雀在后了,细菌习惯入侵他物,没想到背后也有天敌,那就是细菌病毒——噬菌体。噬菌体的模样比较特殊,有点像小蝌蚪,它们长着大大的圆形或者多边形的脑袋,后面还有一条像管子似的尾巴,尾巴末梢有6根像昆虫足一样的尾丝。别小看这尾丝,它是噬菌体的前锋战士,侵染细菌细胞时,尾丝先牢牢抓住细菌的细胞壁,然后分泌酶,溶解细菌的细胞壁,待到溶出大洞,尾部就进入细菌细胞,把头部的核酸,像注射器一样注入细菌。这时,细菌细胞就已经易主了,噬菌体变成了它的国王,命令它停止合成细菌的物质,转而为噬菌体服务,合成新的噬菌体核酸和蛋白质,最后,细菌细胞壁破裂,噬菌体大量释放,一个菌体细胞,能复制出150个噬菌体!从开始入侵,到细菌细胞的家破人亡,150个噬菌体的再出动,只需要20分钟的时间!
如果噬菌体的宿主细胞是治病细菌,那结果对于人类来说就是有利的,比如,医生在医治烧伤病人的时候,最担心的问题是伤口处被绿脓杆菌感染,这样会给治疗造成极大困难。怎么办呢?如果用绿脓杆菌的天敌噬菌体来预防,一旦出现感染,它们就会争先恐后并迅速地溶解杀死绿脓杆菌,自己饱餐一顿,而且因为它们食性专一,也不用担心它们浸染烧伤病人,病人因此可以防患于未然。
确实,病毒给我们带来了很多危害,比如单侵染皮肤而引起的水痘、天花、麻疹等;引起神经组织而引起的狂犬病、脑膜炎和小儿麻痹症;还有流行性感冒、病毒性肝炎等引起的内部器官病变的疾病;烟草花叶病毒等此类病毒还能引起农副产品的减产,带来严重的经济损失。但是,病毒的存在也给人类带来了很多益处,比如帮助人体免疫的疫苗、不会造成环境污染的生物农药和消灭致病菌的有益噬菌体等。
参考文献:
[1]陈洪根. 科普故事与生物教学[J]. 中学生物教学, 2004.
[2]陈绳亮. 了解病毒[M]. 中国农业出版社, 2004.
[3]吴尔福. 植物病毒及其防治[M]. 中国科学技术出版社, 1996.