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2020年,註定會被寫進人類的傳染病史冊。這場人類與新冠病毒(COVID-19)曠日持久的“戰爭”,已經奪去了數以萬計的生命。
而對於這類通常由一個核酸分子(DNA或RNA)加上蛋白質構成的,一般通過感染其他生物為自己“續命”的小東西,它又到底是不是生命?
▲ 人類T細胞(藍色)正在被HIV病毒(黃色)攻擊的掃描電子顯微鏡圖像。
圖片來源:Seth Pincus, Elizabeth Fischer and Austin Athman, National Institute of Allergy and Infectious Diseases, National Institutes of Health
你可能常常聽說,DNA、RNA是生命密碼,裡面保存著生物的遺傳信息。而我們熟知的新冠病毒、HIV、SARS、流感病毒等等,一般都是通過空氣、水或者其他媒介傳播來“感染”其他生物的。
▲ SARS病毒(圖片來源:rutherford-research.ca)
這麼說起來,病毒也是生命嗎?它們是活著的嗎?
▲ 病毒攻擊細胞的場景
單從結論的角度來說的話,一些生物學家認為病毒並不是生命,但也有人卻認為它們是生命。他們的觀點差異非常大,而且這些差異全在於他們怎麼定義“生命”。
19世紀末的時候,人們第一次發現病毒的存在。(知識點)那時候研究狂犬病和口蹄疫的人發現這些疾病是由於一些類似於細菌的小東西造成的,不過這些小東西的個頭比細菌還要小,它們還能從一個患者傳給另一個。那個時候的人們認為病毒是一種生命。
直到1935年,化學家、病毒學家溫德爾·梅雷迪思·斯坦利(Wendell M. Stanley)和同事首次分離出了病毒——菸草花葉病毒。他們發現,這種病毒是由複雜的分子——核酸以及包裹在外面的蛋白質構成的。
不過那個時候還沒有辦法對它進行仔細的研究,所以他們認為病毒只是一些具有複雜性質的化合物而已。後來斯坦利因為這項研究獲得了諾貝爾化學獎,而不是生理學或醫學獎。
▲ T4噬菌體病毒(左)、菸草花葉病毒(中)、流感病毒(右)的形態
許多生物學家們說,如果“生命”指的是能夠靠自己的力量複製的東西,那麼病毒就不是生命。植物、動物這些生物有一些能夠讓自身複製的細胞機制。病毒不是細胞,它們只是一些有蛋白質包裹的、相對裸露的DNA和RNA,它們沒有辦法靠自己的力量實現自我複製:病毒需要入侵活著的有機體才能複製。
▲ 噬菌體病毒靠細菌才能實現複製
病毒就好比是一份簡單包裝的RNA或DNA快遞,有人簽收(進入細胞)以後它們才能實現自我複製,當然這是通過綁架宿主細胞的方式。
傳統上認為,生命應該具有七大特徵:
生命的七大特徵(傳統觀點)
體內平衡:能夠調節體內環境、將身體維持在一個相對恆定的狀態,例如恆溫動物能發汗來降低過熱的體溫,也能靠發抖來產生額外的熱量以保持體溫。
組織性:由一個或以上的生物基本單位──細胞所組成。
新陳代謝:能夠通過將非生物物質轉換為細胞成分,以及通過分解有機物來獲取和轉化能量。生物體需要能量來維持體內平衡及產生其他生命現象。
生長:細胞體積能夠增大,細胞分裂後還能繼續成長。
適應:對環境變化做出反應的能力。這種能力對生存非常重要,生物可以通過進化適應環境。
對刺激做出反應:反應有許多方式,比如單細胞的變形蟲被觸碰時會收縮;高等生物則有更復雜的反射。最常見的反應是運動,例如植物的葉片轉向太陽、動物追捕獵物等。
繁殖:能夠產生新的個體。繁殖方式包括,只需一個親本的無性生殖和需要至少兩個親本的有性生殖。
但是,一些生命體並不符合上面的所有7條特徵。比如,大多數雜交動物,比如騾子(馬和驢的雜交)就不能產生後代,因為它們沒有繁殖能力。所以上面這種傳統的定義實際上並不符合所有生物的情況。
▲ 正端指向的分子馬達(一種蛋白質)在微管上運輸囊泡(圖片來源:The Inner Life of the Cell)
如果把一塊石頭、一盆草和一隻貓放在房間裡幾天,草和貓都會發生變化,但是石頭還是原來的樣子。
從某種意義上講,病毒就像石頭,因為許多病毒在孤零零的時候也不會發生變化。
▲ 白細胞攻擊細菌
生命體會尋找讓自己活下去的資源,比如植物會尋找太陽,動物會去尋找食物。但是病毒在孤零零的情況下什麼也不做。
如果要說病毒是死的,似乎也不太恰當,因為病毒接觸到活細胞後就會完全改變自身的行為。而且它們還攜帶著遺傳物質:DNA或RNA。很明顯,把病毒比喻成石頭並不確切,但它們和細菌等細胞也絕不是一回事。
大蚊幼蟲精母細胞的減數第一次分裂。(圖片來源:darchive.mblwhoilibrary.org)
不過,有人不同意上面這些“生命”的定義。其實現在仍有許許多多哲學家和科學家在不斷爭論到底什麼叫“生命”。
▲ 白細胞攻擊細菌,圓球狀的細胞是紅血球
有人提出,或者我們應該改一改“生命”的定義。因為世界上最初的生命形式可能就是一些RNA分子,它們在合適的條件下就會自我複製,就好像病毒一樣。病毒可能就是從這樣簡陋的“生命形態”中進化出來的,不過最後它們失去了獨立繁殖的能力。
病毒有自己的進化歷史,而且這段歷史可能長達數十億年之久。病毒有一些它們才有的特殊的酶,在其他生命體裡可找不到。
還有人說,病毒就像種子。種子在生根發芽前就像沉睡的沙粒,但是它們卻有發育成生命體的潛能。病毒就像種子,在進入宿主細胞前也在安靜地沉睡。
而後來發現的病毒也在挑戰人們對於生命的定義。2008年,法國科學家發現了一種擬菌病毒(Mimivirus),它們的個頭有細菌這麼大,而且非常複雜,超出了我們對病毒的一般認識。它的發現讓“病毒是不是生命這個問題”的答案再次變得不確定。
▲ 體型和複雜性異乎尋常的擬菌病毒(圖片來源:Didier Raoult)
病毒究竟是不是生命,你會怎麼看呢?評論區見。
撰文 | 七君
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來源:新華號 萬物雜誌
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