往期精彩文章(原文發布於2020-02-12):
曾經獲得過1958年諾貝爾醫學獎的喬舒亞·萊德伯格說過一句話:「同人類爭奪地球統治權的唯一競爭者,就是病毒。」
基因組「最神秘」的病毒
Yaravirus感染阿米巴蟲
圖片來源:MICROSCOPY CENTER UFMG-BELO HORIZONTE
今日宣布了剛發現的最神秘的病毒,目前被命名為Yaravirus,基因組大小44kb。這種病毒於近期在巴西的人工湖被發現,它由80納米大小的顆粒組成,包含44,924個鹼基、74個蛋白。然而令人感到驚訝的是,其中僅有6個蛋白能被現在已有的資料庫匹配上,其餘的68個仍是未知數。而這也是繼2018年在巴西發現最大體積的圖邦病毒後的又一全新發現。
Yaravirus:哈哈,對我一無所知吧,你們要好好保護環境我就不鬧妖!
雅拉病毒的發現打開了另一個世界的大門,它揭示了病毒世界中存在巨大變異性。
除了新冠爆發、流感肆虐,近期還有一起傳染病事件值得大家關注。
日前,西非國家奈及利亞出現了一種「原因不明傳染病」,患者會出現嘔吐、浮腫及腹瀉等症狀,並全部在感染後48小時內死亡。據奈及利亞衛生部介紹,這種新型傳染病不是伊波拉或拉沙熱,也不是由新型冠狀病毒造成的,目前猜測可能是由用於捕魚的化學物質導致。
△奈及利亞衛生部長奧薩吉·埃哈尼爾
人類還是對病毒世界知之甚少。
病毒來到這個地球至少超過了34億年。很可能RNA病毒,也就是我們說過的空中飄舞的那一種(當時應該是水中),就是最早的生命形式。RNA病毒由4種鹼基組成,即A腺嘌呤、G鳥嘌呤、C胞嘧啶、U尿嘧啶(DNA此處為胸腺嘧啶T),它們學會了抱團取暖,變成更長的鹼基鏈以不斷解鎖新的技能,比如親水性啊,親脂性啊,結合金屬啊,結合蛋白啊,自己沒事首尾相接環化一下啊……終於有一天,它們可以利用勾搭上的某些蛋白(RNA複製酶),可以複製自己了。
同樣的字母, eivL 無意義,live是生活,而evil就是邪惡。(用來比喻不同鹼基組合的結果)
又病又毒,看著就嚇人。當然,病毒沒給自己起這麼噁心的名字,這名字,是人類起的。人類的不要臉在生物圈是出了名的,不光自己叫自己「靈長目」,還經常給其他物種栽贓嫁禍,比如管這種帥氣的「納氏鋸齒鯉」叫食人魚,卻忽略了自己是食魚人。
△食魚人的刺身:魚看了會怎麼想?(吃就吃唄,還搞這麼多花樣。)
99%以上的病毒,都是對人類有益的,甚至可以說沒有病毒,多細胞生物都無法誕生(參考「合胞素」)。一部人類歷史,甚至整個生命史,我們都是和病毒共同度過的。所謂「人生代代無窮已,病毒年年只相似」,它們以星球化運營的方式,見證了所有物種的興衰,甚至改寫了人類的歷史,比如白人佔領新大陸過程中天花的神助攻。
類似天花這樣的病毒,就是病毒中困擾人類最久的狠傢伙,它們的確有「毒」,又能帶來高致死率的疾病,堪稱病毒中致死人數最高之王者,今天就讓我們來梳理下病毒之王。
1
致死率最高的病毒:
狂犬病毒模式圖
狂犬病毒,基因組大小12kb。致死率多高呢?接近100%。這個病毒嗜神經(新冠病毒嗜肺),發病後幾乎無解,只有極小部分由蝙蝠咬傷引起的,可能因為傷口較淺以及病毒載量較低,通過「密爾沃基療法」才得以恢復。所以啊,被狗啊貓啊咬傷抓傷一定要及時打疫苗啊……
狂犬病毒:我對名字有意見,我是貓奴……
2
已知基因組最小的DNA病毒:
B肝病毒模式圖
B肝病毒基因組只有3.2Kb,沒錯,只有人類基因組的百萬分之一。雖然基因組小,但是很頑強,曾經造成中國人群10%B肝表面抗原陽性(目前下降到7%),感染過的比例估計接近100%!雖然今天仍無根治(表面抗原轉陰)藥物,但因為疫苗開發成功且過於成功,有能夠母嬰阻斷,目前新生兒感染率已經降到了千分之二以下,看來B肝離開歷史舞臺是遲早的事情嘍……
B肝病毒:從感染人數來講,我才是老大,A肝病毒的位置是我的!
3
已知基因組最小的RNA病毒:
丁型肝炎病毒模式圖
丁型肝炎病毒,只有1.7Kb,沒錯比二哥「B肝病毒」還小一倍。這個病毒由於個頭太小,一直都看不到,而且也很慫,自己感染不了人類,必須和「二哥」一起鬧事,且能放大「二哥」對肝臟的破壞作用,屬於加強系發力。換言之,不感染B型肝炎的就不會感染丁型肝炎,而感染了B型肝炎一定要防止疊加丁肝病毒感染。
丁肝病毒:玄武門之變,李元霸(老四)對李世民(老二)的支持你可知道?
4
已知基因組最小的病毒:
朊病毒模式圖
阮病毒,因為沒有基因組。人家是靠蛋白感染蛋白維繫生存的,能造成的疾病包括大名鼎鼎的狂牛症、庫魯病、克—雅氏綜合症等。因為不符合經典「生命」定義,所以經常不被歸集在任何一類病毒中,僅作為性質特殊的蛋白而出現。阮病毒的生命力極其頑強,其耐高溫、耐高壓、抗多種化學試劑,抗多種物理消殺,甚至作為一種蛋白還抗蛋白酶消化……堪稱「病毒界的水熊蟲」(按照先來後到的順序,應該說水熊蟲堪稱「動物界的阮病毒「)。
阮病毒:你們人類真是少見多怪。不知道生命科學中唯一不例外的就是例外麼?
5
已知基因組最大的病毒:
潘多拉病毒顯微圖
潘多拉病毒,基因組2.5Mb,屬於巨型病毒。該病毒是2013 年於智利中海岸河流沉積物表層(約10米深)和澳大利亞墨爾本附近一個淡水池塘底部泥漿中發現了兩種寄生在變形蟲中的巨大病毒,這兩株病毒分別被命名為Pandoravirus salinus和Pandoravirus dulcis。潘多拉病毒有雙鏈DNA基因組,擁有已知病毒屬中最大的基因組,甚至超過了很多細菌。
潘多拉病毒:誰說我們基因組小於細菌?我們的存在就是給病毒正名的!(最小的卡氏桿菌基因組大小僅為160kb)
6
已知個頭最大的病毒:
圖邦病毒顯微圖
圖片來源:ScienceNews
圖邦病毒,基因組1.5Mb。是擬菌病毒科的一個屬,包括兩種巨病毒:深海圖邦病毒(Tupanvirus deep ocean)和鹽湖圖邦病毒(Tupanvirus soda lake),皆以變形蟲為天然宿主,圖邦一詞來源於瓜拉尼語的Tupã,即雷神之意。圖邦病毒的病毒體可達1.2微米長,此外圖邦病毒體還具有一個長550納米、直徑450納米的柱狀尾部,與衣殼底部相連。由於尾部大小的差別,有的圖邦病毒可達2.3微米。
圖邦病毒:誰說我們個頭小於細菌?我們的存在也是給病毒正名的!(最小的卡氏桿菌大小僅為數百納米)
7
造成致死人數最多的病毒:
天花病毒模式圖
天花病毒,基因組7.9Kb。估計人數在2-8億之間,取中位數5億吧,這個數字超過了人類歷史上所有記載戰爭致死人數的總和。這麼強大的惡魔,卻因為疫苗的開發成功和全球計劃接種,人天花在1979年被人類徹底消滅,僅在美國和俄羅斯的兩個實驗室還保留有原毒株。
天花:我的失策在於只感染人類,在我最得勢的時候沒有多找幾個宿主……
8
最聰明的病毒:
H1N1 流感病毒模式圖
可能是流感,基因組13.5Kb。1918年西班牙大流感,保守估計致死人數達到了4000萬以上。從那以後,流感就以更聰明的方式與人類共舞,流感病毒有兩種表面蛋白,即血凝素(H)和神經氨酸酶(N),已知的H有16種,N有9種,所以流感病毒的亞型理論組合超過144種。這就是我們為什麼經常見到H1N1,H5N1,H7N9這樣的流感病毒名稱了,說的都是他們的亞型。之所以說它最聰明,是因為流感病毒出來時候發病很急致死率很高,這樣反而不利於傳播,經過這一百多年的演化,這個病毒變得很溫和,變異率高、傳染性強、致死率低,並成功開發出多個宿主,比如禽類和豬,進而和人類長期相處,相愛相殺。
流感病毒:人類,我不會再離開了,直到世界盡頭。
9
最狡猾的病毒:
愛滋病病毒模式圖
應該是HIV病毒,基因組9.2Kb。之所以說狡猾,是因為這個病毒能夠直接把自己整合到人類的免疫細胞裡,相當於間諜順利混入了CIA,平時呆著,有事就出來鬧妖。所以人類的免疫系統幾乎無法對抗這種病毒,導致的疾病也稱為獲得性免疫缺陷綜合症,即AIDS。因為這個特點,HIV疫苗的開發可謂一波三十折,好在吉利德已開發出長效抑制藥物,使得攜帶者幾乎不影響壽命(仍有傳染性)。
HIV病毒:我常看《孫子兵法》和《三十六計》,最近大愛《風聲》。
10
最能引起「喪屍」的病毒:
伊波拉病毒模式圖,像個如意
伊波拉病毒,基因組18.9Kb。這種在顯微鏡下看起來像「如意」的病毒,其實是致死率超過50%(一個亞種甚至超過90%)的恐怖病毒。所謂恐怖,是因為這個病毒感染者到了晚期,會全身出血,抽搐不停猶如喪屍。但由於致死率過高,所以目前僅為地方性流行。也最近其在非洲頻頻現身,使得人類開發疫苗的技術一日千裡。
伊波拉病毒:你們感染了我才像喪屍,為啥管我叫喪屍病毒?我長得這麼吉利……
11
女性最關注的病毒:
HPV模式圖
HPV病毒,基因組8Kb。之所以說女性最關注,是因為這個病毒的某些高危亞型會引起宮頸癌,而HPV病毒在適齡女性人群中的檢測陽性率在10%左右。雖然已經有了疫苗,但目前較為全面的9價疫苗依然昂貴。故適齡女性每3-5年複查HPV仍為目前最為經濟的宮頸癌篩查方式。切記:沒有高危型HPV持續感染,就基本不會得宮頸癌。
HPV病毒:其實我好仁慈啦,從感染我到宮頸癌要好多年時間啦,你們就不會去查一下麼?
12
最成功的病毒:
線粒體模式圖
葉綠體顯微圖
大概是線粒體和葉綠體,如果他們也能算病毒的話。之所以這麼說,是因為這兩個哥們已經成功混入了其他生物的細胞內,比如人類的每一個細胞平均有200個線粒體。線粒體基因組從十幾k到100多k,葉綠體基因組也在100k左右,也都有自己的遺傳物質跟隨細胞複製而複製。在享受著同等複製待遇的同時,他們也沒閒著,線粒體提供能量,葉綠體捕捉光子,可算是病毒和宿主之間相親相愛、互利共生的典範。
線粒體和葉綠體:(對某一次捕獲到他們的細胞說),吃了我們,你也就是一頓飯;用好我們,保證你的後代複製多多,優勢大大!
13
這一刻最鬧心的病毒:
新型冠狀病毒模式圖
當然是新冠病毒啦,基因組29.8Kb。冠狀病毒能夠感染人類,這個發現在1965年就知道了。這個病毒真正的「惡」名遠揚是發生在2003年,即北京「非典」。此後的17年來,高致病性的冠狀病毒從未真正離開,非典之後,2012年在中東鬧起了MERS(中東呼吸綜合症),其致死率高達40%。2020年爆發的新型冠狀病毒肺炎(「Novel coronavirus pneumonia」,簡稱「NCP」),罪魁禍首依然是一種新的冠狀病毒,其和SARS冠狀病毒很近。啥也不說了,盼望疫情早點結束。
新冠病毒攜SARS、MERS:你們不打擾蝙蝠,不吃野生動物不就好了麼?
人類在大自然面前過於渺小,微生物才是地球之王。
正如比爾·蓋茨在TED演講中曾說:「如果有什麼東西在未來幾十年裡可以殺掉上千萬人,那更可能是個有高度傳染性的病毒,而不是戰爭。不是飛彈,而是微生物。」
△比爾·蓋茨:針對大規模病毒疫情,我們沒準備好