科学家:病毒根本不是生命体!那究竟是什么驱动它们发生变异的?

地球是一个拥有无数生命体、呈现一片生机盎然的“绿色星球”。而游离在众多生命体之间的有这么一种物质,对生命体的生存和发展带来了威胁和隐患,这种物质就是病毒

病毒在地球上的历史非常悠久,在40亿年以前地球上出现单细胞生物的时候,病毒就出现了,只不过单细胞生命体通过漫长的演化,依靠细胞的生物功能,经历了从简单到复杂、从单一功能到集成系统、从低级到高级的演化过程。而病毒却不走“寻常路”,只依靠内部的核酸物质和外部的蛋白质外壳,凭借着侵入其他生命体细胞实现着复制和繁衍的历程。

就是这种看似具备无限活动能力和入侵威胁的病毒家族,科学家们却将它们视为非生命体,明明病毒和其他生命体一样,可以不断地进行着繁殖和进化,为什么科学家们会做出这样的评价呢?

要搞清楚这个问题,我们得首先审视一下“生命”的定义。按照生物学的观点,一种物质要被归类为“生命”,那它就必须满足四个条件。一是必须具备细胞结构,二是具有自我繁殖能力,三是能够吸收外部能量,独立进行生存,四是消耗能量。

我们一条一条看,首先第一条病毒就不满足,因为病毒根本没有细胞结构,无论什么类型的病毒,它们都是由一段由DNA或RNA形成的遗传物质加上蛋白质构成的物质,没有细胞核、没有细胞质、也没有细胞膜或者细胞壁。

第二条,病毒虽然可以复制和繁殖,但它不是“自我繁殖”,而是只有在侵入到宿主的细胞之后,才会利用侵入细胞中的物质和能量,实现复制和繁殖。

第三条和第四条,显然病毒也不满足条件,因为病毒在活动时,根本不消耗任何能量,在传播时需要借助一定的媒介(比如空气、气溶胶、血液、消化液等),当脱离这些环境后,病毒也不能独立进行生存。

基于上面的原因,科学家们认为,任何种类的病毒,严格意义上来说都不能算作“生命体”,顶多是介于生命体和非生命体之间的一类特殊物质。那么,病毒为何还会发生类似生命体的变异过程呢?

大家都看到了,在全球肆虐已经两年多的新冠病毒(COVID-19),已经发生了诸多次的大规模变异,目前科学家们已经从该病毒中提取到了至少15种变异毒株,其中引发广泛关注的主要是阿尔法、德尔塔和奥密克戎,在此过程中该病毒种群,在其毒性和传染性上一直在进行着“调整”和进化,目前在全球包括我国影响最大的奥密克戎变异毒株,已经演化为传染性很强但毒性较小的情形。

与地球上其他生物一样,病毒的变异机理,其实就是基因的突变。以DNA为遗传物质的生命体(包括病毒),其基因组都是由腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)组成,而以RNA为遗传物质的生命体(包括病毒),它们的基因组是由腺嘌呤(A)、尿嘧啶(U)、鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)构成。这四种碱基,以特定的形式构成了DNA和RNA,成而形成了独特的生物性状,病毒也不例外。

病毒要想实现增殖和繁衍,就必须使它们的遗传物质“转移”到新的个体之中,这一点与生命体是一样的。但是病毒缺少必要的工具,来使自身的遗传物质实现自我复制,必须依靠侵入宿主细胞并且劫持细胞才可实现。而且,只有当病毒的外层膜蛋白与侵入对象细胞膜的糖蛋白能够进行物质匹配时,才可以突破细胞膜的阻挡,所以病毒的感染具有“专一性”。

在病毒的复制过程中,所依赖的物质和能量,全部来自宿主细胞。依靠这些物质和能量,病毒的RNA或者DNA遗传物质特性,依托复制酶的作用,被全部转移到新组建的遗传物质结构中,逐渐“生成”成新的病毒个体,然后再通过特定的渠道脱离细胞,从而转战到下一个细胞,或者脱离宿主环境,通过特定的媒介寻找其他的宿主。

而在遗传物质的复制过程中,不可能百分百地保持与原有遗传物质的一致性,在病毒一次又一次复制“遗传密码”时,出错的几率就会显现出来,感染的细胞越多、复制周期数越多,那么出现这种“复制”错误的可能性也会越来越大,一旦出现了这种情况,那就意味着病毒发生了变异。

由于DNA类的病毒,内部具备一定的修复这种错误的蛋白质结构,而RNA病毒没有,所以RNA病毒的变异频次较多,变异较快。同时,遗传物质为单链的病毒,由于结构比双链的更为简单,所以受外界环境的影响程度较高,稳定性较差,所以发生变异的几率要比双链的病毒大很多。目前困扰全球人类的COVID-19病毒,它正好是集遗传物质为RNA、单链结构于一身,变异速度自然就比很多病毒要快。

当然,病毒与生命体一样,变异也是没有方向的,因为基因的组合“出错”方式是随机的。那些能够适应外界环境变化的突变,则有利于后代的存活和繁衍,个体自然能够继续生存下去,还能生存得更好。而那些不适应环境变化的突变,则不利于后代的生存 ,则最终被自然所淘汰。还有更多的基因突变,并没有表现出“是好还是坏”,属于“沉默变异”,这些突变会与今后的变异叠加在一起,共同决定着到底是“去还是留”。

影响和加速病毒基因突变的因素有很多,这里既有病毒自身的因素,也与宿主的免疫系统、太阳紫外线照射、温度和湿度等环境有关。与其他生命体不断向着更加复杂的方向发展不同,病毒在进化过程中,似乎朝着更为简单、适应能力更强、感染效率更高的方向发展。

所以,我们必须及时对病毒的变异情况进行密切跟踪,通过更为快速和有效的基因测序,才能更好地了解它们的变异机理、感染模式、传播途径,这将为我们最终打赢与病毒的战争赢得时间,争取更大的主动。

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