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病毒世界 —The World of Virus
（一）回顾
我们已经学过的1.病毒（virus)是由一个核酸分子（DNA或RNA）与蛋白质构成的非细胞形态的靠寄生生活的生命体。
2.病毒形体极其微小，必须在电子显微镜下才能观察到；没有细胞结构，主要成分仅为核酸和蛋白质两种；每一种病毒只含有一种核酸。
3.类病毒：没有蛋白质外壳，为共价闭合的单链RNA分子，呈棒状结构，由一些碱基配对的双链区和不配对的单链环状区相间排列而成的病毒。4.朊病毒：蛋白质病毒，是只有蛋白质而没有核酸的病毒；可以引起同种或异种蛋白质构象改变而致病或功能改变。
（二）俯瞰病毒的世界
1.概述：同所有生物有遗传、变异、进化的能力，体积微小，结构简单，完全依赖宿主细胞的能量和代谢系统寄生，是介于生物与非生物的一种原始的生命体。2.分类：从遗传物质分类：DNA病毒、RNA病毒、蛋白质病毒（如：朊病毒）
从病毒结构分类：真病毒（Euvirus，简称病毒）和亚病毒（Subvirus，包括类病毒、拟病毒、朊病毒）
从寄主类型分类：噬菌体（细菌病毒）、植物病毒（如烟草花叶病毒）、动物病毒（如禽流感病毒、天花病毒、HⅣ等）从性质来分：温和病毒（HⅣ）、烈性病毒（狂犬病毒）
3.形态：球状病毒、杆状病毒、砖形病毒、冠状病毒、丝状病毒、链状病毒、有包膜的球状病毒、具有球状头部的病毒、封于包含体内的昆虫病毒。4.大小：多数病毒直径在100nm(20~200nm），较大的病毒直径为300－450纳米（nm），较小的病毒直径仅为18-22纳米。
5.组成：主要由内部的遗传物质和蛋白质外壳组成，核酸位于它的中心，称为核心（core）或基因组（genome)，蛋白质包围在核心周围，形成了衣壳(capsid).衣壳是病毒粒的主要支架结构和抗原成分，有保护核酸等作用。
6.病毒出现假说：⑴蛋白质、核酸遗失说：大生物（具有细胞结构的生物）细胞脱落和破裂，出现游离的蛋白质和DNA、RNA，在某种情况下，这些蛋白质形成了一个内部可容纳小分子的结构，裹着DNA或者RNA，甚至单独的蛋白质和单独的DNA、RNA游离，这些散落的游离的分子，个别的和大生物细胞膜有亲和性，大生物细胞通过吞噬作用使其进入细胞，其DNA、RNA得以表达，然后通过进化形成成熟的病毒。
⑵生命起源说：病毒是最原始的生命体，早在没有细胞之前就有病毒存在，那时的病毒还只限于蛋白质和核酸，没有表现出病毒的寄生特征，当细胞体生物出现之后，个别这种蛋白质和核酸或他们的复合体表现出寄生性，与大生物细胞膜有亲和性的，进入细胞，其DNA、RNA得以表达，然后通过进化形成成熟的病毒。
（三）走入病毒的世界
1.朊病毒
⑴只有蛋白质而没有核酸，是可以引起同种或异种蛋白质构象改变而致病或功能改变的蛋白质。最常见的是引起传染性海绵样脑病(疯牛病)的蛋白质。它与常规病毒一样，有可滤过性、传染性、致病性、对宿主范围的特异性，但它比已知的最小的常规病毒还小得多，电镜下观察不到病毒粒子的结构，且不呈现免疫效应，不诱发干扰素产生，也不受干扰作用。朊病毒对人类最大的威胁是可以导致人类和家畜患中枢神经系统退化性病变，最终不治而亡。
⑵合成朊病毒所需的信息，有可能是存在于寄主细胞之中的，而朊病毒的作用，仅在于激活在寄主细胞中为朊病毒的编码的基因，使得朊病毒得以复制繁殖。另一种学说认为朊病毒的蛋白质能为自己编码遗传信息。这种假说与传统的分子生物学中的“中心法则”是相违背的，因为朊病毒没有核酸。于是人们假设朊病毒的复制可能的方法，一认为是通过逆转译过程产生为朊病毒编码的RNA或DNA（如后者情况还需要逆转录）必须存在逆转译酶，甚至还要有逆转录酶。二为蛋白质指导下的蛋白质合成，即蛋白质本身可作为遗传信息。
⑶传播史：早在三百年前，人类在绵羊和小山羊中首次发现了感染朊病毒病的患病动物。因患病动物的奇痒难熬，常在粗糙的树干和石头表面不停摩擦，以致身上的毛都被磨脱，而被称为“羊瘙痒症”。该病广泛传播于欧洲和澳洲，潜伏期为18到26个月，患病动物兴奋、瘙痒、瘫痪直至死亡。后来又相继发现了传染性水貂脑软化病、马鹿和鹿的慢性消瘦病、猫的海绵状脑病等等。经病理性研究表明，这些病都侵犯动物中枢神经系统，随病程进展，在神经元树突和细胞本身，特别是在小脑区星形细胞和树枝状细胞内发生进行性空泡化，星形细胞胶质增生，灰质中出现海绵状病变。这些病均以潜伏期长、病程缓慢、进行性脑功能紊乱、无缓解康复、终至死亡为主要特征。成为人类关注焦点的家畜朊病毒当推1996年春天英国蔓延的“疯牛病”，它不仅引起英国一场空前的经济和政治动荡，而且也波及了整个欧洲，加上法国克罗伊茨菲尔德—雅各布氏症（简称克雅氏综合症，人类的一种朊病毒病）患者增多，人们很自然与食用来自英国的进口牛肉相联系，因而引起极大恐慌。尽管后来找出了法国克雅氏综合症的主要原因是医源性传染，但其它一些例证却又排除不了疯牛病与人类朊病毒病的关联性。
朊病毒
⑷疯牛病能否传染给人：至今还没有明确的答案。因为已经证明，不同的动物之间，朊病毒病的传染是与朊病毒蛋白氨基酸差别程度有关的。前年疯牛病的高发是与牛饲料添加剂中存在携带朊病毒的绵羊组织密切相关的。牛和羊的朊病毒蛋白有7个氨基酸的差别，而仓鼠与小鼠有16个氨基 酸的不同，致使小鼠难于被仓鼠朊病毒感染。牛和人之间有30多个氨基酸的差别，远远大于仓鼠与小鼠之间的差别，似乎疯牛病不可能传染给人。然而，英国已有两位拥有“疯牛病”牛的农场主死于克雅氏综合症。英国4例新发现患者中，其中3位生活在10年前疯牛病频发区。因而不能排除疯牛病传播给人的可能性。
⑸有关新闻 PNAS：克雅二氏症小鼠模型中的朊病毒的自发形成近日，一项刊登自国际杂志PNAS上的研究发现，通过改变一个氨基酸，科研人员在一个实验小鼠模型中引发了一种感染性朊病毒的自发形成，并且重现了克雅二氏症（CJD）的特征症状。朊病毒是折叠错误的蛋白质，它劫持了活细胞并逐渐破坏人类、牛和其他哺乳动物的大脑组织，根据朊病毒蛋白（PrP）突变具体位置的不同，它导致了差别很大的临床症状。Susan Lindquist及其同事比较了3种小鼠细胞系，这些细胞系都表达了有单个氨基酸差异的同样的朊病毒蛋白（PrP），从而研究两种人类海绵状脑病的单独的遗传差异，这两种病分别是克雅二氏症（CJD）和致死性家族性失眠症（FFI）。
把两种此前建立的小鼠系——一个正常的小鼠系和一个致死性家族性失眠症（FFI）模型——与为这项实验培育出的遗传性克雅二氏症（CJD）的模型进行了比较。该研究揭示，表达这些突变朊病毒蛋白（PrP）的小鼠都自发产生了朊病毒，可以在小鼠之间传播，产生类似于人类克雅二氏症（CJD）或致死性家族性失眠症（FFI）的症状。这组作者说，这些发现揭示出，交换一个正常基因组的一个基因的单个氨基酸可以导致非常不同的神经退行性疾病，并引发两种不同的传染性朊病毒的形成。
2.病毒与人类
Ⅰ病毒可能治愈癌症：呼肠孤病毒是一种相对对人类无害的病毒，现在正被实验用于抗癌药物的助推器。它通过感染含有突变Ras基因的癌细胞发挥作用。突变的Ras基因引起细胞增长，但同时也会让细胞很容易受到病毒攻击。实验表明，呼肠孤病毒可以杀死这些细胞，使抗癌药物发挥作用。此外，还有其他的病毒对癌症也有奇效。
Ⅱ病毒可以提供基因疗法：病毒曾经被用作载体，转移基因到4个患有遗传性失明的人的眼睛里。其结果是大大改善了这几个人的视力。我们希望病毒可用于治疗许多遗传性疾病。病毒还可以用于提供遗传物质帮助治疗艾滋病。
Ⅲ病毒可以击败抗药性细菌：病毒可以用来杀死细菌,医生们已经知道了将近一个世纪。以1917年为例，加拿大微生物学家费利克用病毒治愈患痢疾儿童，这个药方里面就有病毒——而且是破坏性病毒。在抗生素年代，病毒被搁置在一边。随着抗生素耐药性的出现，病毒以替补身份再次登场。例如杀菌病毒在伦敦大学研究院被用来治疗耳部感染。但是现在还不清楚细菌是否会对病毒也产生抵抗性。Ⅳ病毒是进化的推动器： 病毒复制粘贴DNA的不同方式使它们创造了多样性，这对自然选择的进化论至关重要。很多病毒并不是随意复制并破坏它们的寄主，而是插入寄主的基因组，在寄主细胞分裂时复制。任何生物的基因分析都显示出病毒基因的存在，有时候这是细胞可以利用的有用的信息。在这种情况下，病毒基因能够改变生命体——导致一个新的进化方向。
Ⅴ病毒并不全是寄生虫：随着科学家发现越来越多的病毒，他们通过研究蛋白质里面的DNA发现病毒曾经有独立存在的时期。生命之树主要有三个枝干。真核生物是一种高级的生命体，它的巨大的复杂的细胞里面有含有遗传物质的细胞核。细菌是有细胞但没有核。太古代的生命体有点像细菌，但是它们的基因遗传截然不同，并且经常出现在特殊的生存环境中，如温泉。病毒的基因进化表明它们在这种分类之前进化，所以寄生是后来进化过程形成的。
Ⅵ病毒让科学家抓狂？：关于病毒到底是生物的一部分还是化学寄生虫的一种，没有人能达成一致意见。它们含有基因物质，但却需要其他生物来供给它。让问题更加复杂的是，很多病毒拥有比细菌更多的基因物质，而细菌被确定为活生命体的 一部分。所以，取决于你对生命的定义理解不一，它可以被认为是生物圈的一部分，或者是化学界的一部分
Ⅶ病毒有未知的潜力：当人类基因组的先驱克雷格文特尔注意到马尾藻海的样本时，他的研究小组发现，1800多种新的病毒含有超过120万个新基因。每二百升的水桶里都有数以百万的人类没有见过的病毒物种。这还不是最厉害的，德国Pluee湖每毫升湖水里都包含2.54亿新的病毒微粒。在医疗保健领域这会非常有用：调查显示，在生物圈中能杀死细菌的病毒种类比其他物种的总和还要多。
Ⅷ几乎所有的DNA都来源于病毒：你的基因的百分之八是确凿无疑的来源于病毒，百分之四十到五十之间是极有可能来源于病毒。剩下的大部分基因像病毒一样工作和复制。看起来在很多方面我们都像病毒活动的产物。你认为自己是从哪里来的呢？如果你一直想寻找自己的祖先，估计你会找到臭名昭著的病毒那里。
Ⅸ来自布拉德福德最好的一个：有一个非常诗意的事实，当基因先驱克雷格文尔驾驶帆船去寻找新病毒的时候，英格兰最不迷人的小镇发现了一种病毒史上意义重大的一种病毒。米米病毒发现于1991年，布拉德福德当地公共健康官员寻找特殊肺炎的病原时在医院的冷却塔的水里发现了它。米米病毒非常大，是感冒病毒的30倍。微生物专家认为它最初是一个细菌。它也有远远超过科学家所知道的病毒的DNA.米米病毒非常可怕，因为它几乎是坚不可摧的。但是被它感染并不会致命。在马赛医院工作的一名研究人员不小心被它感染，他只是被感染了普通的肺炎，现在已经好了。
Ⅹ病毒给我们提供了更加丰富的生活： 进化史上最伟大的创新——细胞核，就被认为是从病毒而来。细胞核和病毒被一个蛋白质涂层包裹。在一些相对简单的生物中，比如说红藻，细胞核可以在细胞之间流动，这表明了病毒感染的机制。虽然细菌的DNA是包在圆形染色体中，细胞核和病毒使用线性包裹。证据并不是非常充分，但却非常有暗示性。如果病毒有一天感染了细菌并且控制了它而不是破坏掉它，它就会很快的消灭掉附近的任何东西。
