雪峰老师讲病毒（枫学长-高中生物）

大家好，这里是枫学长，上一讲我们介绍了真核细胞与原核细胞。除了细胞生物之外，还有非常特殊的一类生物，它们没有细胞结构，但和细胞有着密切的关系，那就是病毒。我们可以把病毒看成是一类必须寄生在活细胞当中的特殊生物，它被看作是处于生物界与非生物界的中间地带。病毒的形体非常微小，用光学显微镜根本看不到，一般只能用电子显微镜来观察。病毒不具有细胞结构，但是有严整的结构。一个病毒的基本结构包括，蛋白质的外壳和一种核酸两部分组成。核酸就是病毒的遗传物质，有可能是DNA，也有可能是RNA，但是只有一种遗传物质。根据这一点，可以把病毒分成DNA病毒和RNA病毒。

典型的DNA病毒包括，噬菌体、乙肝病毒、人乳头瘤病毒等。

而典型的RNA病毒包括，艾滋病毒、流感病毒、烟草花叶病毒等。因为RNA的结构不如DNA稳定，所以RNA病毒也比较容易发生变异。

病毒无法单独的进行生命活动和繁殖，必须寄生在活细胞当中，这个细胞被称为宿主细胞。每种病毒只能侵染特定的宿主，这是因为病毒想要侵染宿主，就需要和宿主细胞上的某种物质来进行结合。而不同生物细胞表面的物质又各不相同。所以，病毒对宿主的侵染是具有特异性的。据此，又可以把病毒分为动物病毒、植物病毒和噬菌体。其中，噬菌体又叫做细菌病毒，它们只能够侵染细菌。同样地，植物病毒无法侵入到动物细胞内，而不同种类的病毒对于不同物种的侵染能力也是不同的。艾滋病病毒HIV的攻击对象是免疫系统的淋巴细胞，淋巴细胞被大量破坏，导致人体免疫力降低，其他病原微生物就会趁机感染。再比如，非洲猪瘟病毒就只能感染猪而不能感染人。虽然并不会使人患病，但是会使猪大规模死亡。对养猪行业造成了巨大的打击，直接就会造成猪肉价格的上涨。

另外，有的时候还需要去培养一些病毒帮助我们人类抵御病毒的进攻。比如，疫苗就是利用减毒或灭活的病毒来让人产生免疫能力。这些失去活性的病毒对人体无法造成危害，但是可以让人体产生抗体。

产生抗体之后，在下一次遇到真正病毒的时候，就可以更快更高效地消灭来犯的病毒。关于疫苗的作用机制，后面还会详细介绍。

病毒并没有细胞结构，病毒只有寄生在活细胞当中才能表现出生命的特征。而病毒一生只有一个使命，那就是繁殖。下面来看一下病毒繁殖的整个过程。首先，病毒会与宿主细胞吸附在一起，宿主细胞表面有某种分子可以和这个病毒结合。所以，病毒对宿主细胞是具有专一性的。

然后，病毒会把自己的遗传物质注入到宿主细胞当中，外壳就留在外面扔掉了。它的遗传物质可能是DNA，也可能是RNA。但是植物细胞和真菌细胞都有细胞壁，所以病毒在侵染的时候一定要破坏细胞壁，才能够进一步感染。

接着病毒会利用宿主细胞的结构和原料，来完成自己遗传物质的复制以及蛋白质外壳的合成。因为宿主细胞本身的DNA复制、转录和翻译系统是完整的。有的病毒的遗传物质本身是RNA，所以可以直接利用细胞的翻译系统来合成蛋白质。而有的病毒可以将自身的RNA转为DNA，也可以将自身的DNA融合到宿主细胞的DNA分子当中，然后跟随着宿主细胞的复制而复制。在刚刚侵染的时候，可能不会造成宿主细胞的死亡。但是，随着宿主细胞的不断复制，在后面的某一个时刻，这些潜伏在正常DNA分子当中的病毒遗传物质就会集中爆发，合成病毒自己的蛋白质。

然后，在宿主细胞之中重新合成的蛋白质外壳，和病毒的遗传物质就会组装在一起，进而形成新的病毒。一开始仅仅只有少数几个病毒侵染这个细胞，但是组装之后，可能形成成千上万个病毒。即使一开始99.99%的病毒都在外面被消灭了，只有0.01%的病毒入侵这个细胞，这也就意味着病毒获得了胜利。

最后，病毒可能会将这个细胞破坏掉，这样就将合成好的病毒释放出来，完成整个繁殖的全过程。释放出来的病毒，然后会进行下一轮的侵染。

对于噬菌体而言，复制一次只需要大约30分钟。而且复制一次就可以形成成百上千个个体，速度是相当快的。只不过并不是每个病毒都能够成功找到下一个宿主细胞，所以病毒的数量也不会无限制地快速增加下去。

病毒和细胞之间的战争是从来不会停歇的，细胞在进化的同时，病毒也在进化。正所谓，道高一尺，魔高一丈。不管怎样，人类一直在和病毒做斗争。比如，古代的黑死病、鼠疫，天花等病毒。上个世纪的西班牙流感病毒、埃博拉病毒。到这个世纪的SARS病毒，H1N1流感病毒，新冠肺炎病毒等等。每一次病毒的爆发，不仅是影响到个人的生命安全，更重要的是，影响到世界的发展和人类的生存环境。

比如，历史上的黑死病造成了欧洲三分之一到二分之一人口的减少。这是人类历史上最致命的流行病之一。瘟疫造成了宗教社会经济的动荡，对欧洲的历史进程产生了深刻的影响。由于社会的剧烈动荡，当时人们对于神和教会产生了严重的不信任，直接或者间接地削弱了教会对于欧洲社会的控制。从而为后面的宗教改革，文艺复兴和工业革命提供了土壤。

另外，还有1918年的西班牙流感病毒，当时世界人口约18亿人，在当年造成全世界约2500~4000万人的死亡，同时，这次流感是第一次世界大战提前结束的原因之一。

目前的新冠肺炎病毒，同样对全球造成了巨大的影响。新冠肺炎病毒没有像埃博拉这样的致命性，但是它的传播能力要远远高于前者。所以，造成的影响远远高于致命性更强的埃博拉病毒。可以这样理解，如果病毒的致死率太高，它的传播能力必然是不高的。因为还没有等到病毒进一步传播，这个宿主个体就已经死亡了。但是如果这个病毒的传播能力很高，但是致死率不高的话，就像是普通的流感病毒一样，也不会造成特别严重的影响。但是，新冠肺炎病毒它是一种兼容了传播性和致死率的一种病毒，恰恰处在一个很好的平衡点。尽可能传播更广泛的同时，造成了更高的致命性。于是综合来看，它造成的损伤和死亡人数是一个天文数字。但是，一般我们只要减少跟外界的直接接触，出门戴上口罩，进行远程办公，保持卫生和清洁。最重要的是提前打上疫苗。这样的话就可以杜绝绝大部分病毒的入侵了。

除此之外，还有类病毒和朊病毒。类病毒是目前已知最小的可传染的致病因子。它没有细胞结构，但也有严整的结构。没有蛋白质外壳，只含有一条环状单链的RNA分子 。类病毒和病毒一样，是严格寄生的，专一性很强。通常感染高等植物，并且整合到植物的细胞核内进行复制。一般类病毒通过种子或花粉传播。

朊病毒又称蛋白质侵染因子。朊病毒是一类能侵染动物细胞，并且在宿主细胞内复制的小分子蛋白质。有趣的是，朊病毒只含蛋白质，不含有核酸。疯牛病的病原体就是一种朊病毒。因为朊病毒不含核酸，所以它没有遗传物质，但是它可以进行复制，这是非常有趣的。严格来说，这种复制是一种错误结构的传染，而不是蛋白质本身的复制。

朊病毒是由错误折叠的朊蛋白聚合而成的。它能够诱导神经细胞上原本正常结构的朊蛋白转化为错误的结构，然后进行聚集反应。这个错误结构的朊蛋白，再进一步将这个错误扩散到其他的朊蛋白当中，同化其他良好的朊蛋白。从一个细胞扩散到另外一个细胞，最终扩散到整个脑部。聚集的错误结构的朊蛋白，会于神经细胞外形成一种类淀粉的沉淀。会导致神经细胞死亡，造成脑组织的空洞化，最终就形成了疯牛病。到此为止，这一讲的内容就介绍完了，这一讲我们主要介绍了病毒。下一讲我们会介绍一种研究生物的重要手段，也就是显微镜。