長得像外星生物，卻生活在地球，這樣的病毒到底有多少？

這次全世界大流行的新冠疫情，讓普通大眾對於病毒有了刻骨銘心的認識。病毒對人類細胞了如指掌，人類卻對它們知之甚少。今天，讓我們走進病毒的世界，去看一下病毒長什麼樣，有多少種類型。

病毒的基本性質

首先，如何看到這些病毒呢？

病毒很小，是亞顯微結構的生物。病毒的大小一般用納米（nm）表示。肉眼肯定看不到，甚至光學顯微鏡下都觀察不到。一般觀察病毒顆粒要用到電子顯微鏡。下圖中的黃色點就是用彩色掃描電子顯微鏡拍到的新冠病毒顆粒的照片。

病毒有多大呢？

目前已知最小的病毒是細小病毒（Parvovirus），直徑約20納米。比如腺相關病毒AAV（Adeno-Associated Virus）就屬於細小病毒。由於安全性高，因此，AAV也是是目前基因治療的首選載體。最大的病毒是闊口罐病毒（Pithovirus），長1500納米，直徑500納米。

赫赫有名的伊波拉病毒（Ebolavirus）是絲狀病毒，大小為80x970納米，屬於相對較大的病毒。跟它引發的潰爛症狀一樣，伊波拉病毒長得也比較噁心。

新冠病毒和SARS病毒同屬於冠狀病毒，是RNA病毒中最大的，直徑60-140納米。

狂犬病毒（Rabies）長得像子彈，大小180x80納米；能引起愛滋病的HIV病毒大小約120納米；流感病毒（Influenza）大小為100納米，腺病毒（Adenovirus）大小為80-90納米。

疫情期間倡導戴口罩，判斷口罩能否阻止病毒感染，就要看口罩能夠過濾多大的顆粒。

病毒種類繁多，形態各異，它們能夠感染的宿主也非常廣泛。幾乎自然界的所有生物，從人、動物、植物到真菌、細菌、古細菌，都能夠被病毒感染。

這些病毒是否有共同的結構基礎呢？

病毒的結構

病毒的核心結構稱為核衣殼（Nucleocapsid），包括核與衣殼（Capsid）兩部分。核位於內部，是病毒的遺傳物質，是DNA或RNA。衣殼位於外部，是包裹著核的蛋白質，起保護病毒的作用。

有些病毒還具有包膜（Envelop）。包膜是一層磷脂雙分子層，和細胞膜的結構類似，上面鑲嵌著蛋白質。

• 有包膜病毒

例如冠狀病毒，就屬於有包膜的病毒。新型冠狀病毒的包膜位於核衣殼的外部，包裹著核衣殼。新冠病毒的核衣殼由單鏈RNA分子和衣殼蛋白構成，內部的單鏈RNA分子與蛋白結合在一起。

新冠病毒內部的基因組RNA約30kb，可以編碼至少4種結構蛋白，包括刺突蛋白（Spike protein）、包膜蛋白（Envelop protein）、膜蛋白（Membrane protein）和核衣殼蛋白（Nucleocapsid protein）。

新冠病毒基因組能夠編碼S、E、M、N四種蛋白

刺突蛋白S、包膜蛋白E和膜蛋白M都位於病毒包膜的表面。刺突蛋白S能夠和宿主細胞表面的受體結合，介導病毒進入細胞。而核衣殼蛋白N是唯一一個能夠和冠狀病毒的RNA結合的蛋白，組成核衣殼。

冠狀病毒包膜表面的蛋白

病毒內部的RNA分子編碼這些蛋白，也就是說，RNA在進入細胞後，能夠轉錄、翻譯成這些蛋白質，進行病毒的裝配與包裝，形成新的冠狀病毒。

病毒的單位是病毒顆粒（virion），一個病毒顆粒，感染細胞後，理論上可以複製成千上萬個病毒顆粒，這也是病毒傳播迅速的原因。

• 無包膜病毒

還有些病毒沒有包膜結構，比如腺病毒（Adenovirus）。腺病毒可以感染胰腺、唾液腺、扁桃腺等腺體，因此，人類根據感染宿主的部位將其命名為腺病毒。

沒有包膜的腺病毒是二十面體的結構，看起來更像立體幾何裡的模型。比起冠狀病毒來，腺病毒長得更加機械化。腺病毒包括內部的雙鏈DNA和外部的二十面體形狀的衣殼。

衣殼上有纖突，是長長的突起。頂端有膨大的結構，叫做頂球。頂球能夠與宿主細胞表面的受體結合，介導進入細胞。

把腺病毒從中間切開（現實中其實很難做到），可以看到內部的雙鏈DNA，這正是腺病毒的遺傳物質。腺病毒的DNA可以編碼多種結構蛋白，比如剛剛提到的纖突和頂球。

病毒的形態各異，有像機器人的噬菌體、二十面體的腺病毒、螺旋形的菸草花葉病毒，包膜形的流感病毒，像子彈一樣的狂犬病毒，絲狀的伊波拉病毒等。

既然病毒長相如此複雜，那又如何對眾多病毒進行系統的分類呢？

病毒的形態分類

官方的病毒分類系統是由國際病毒分類委員會（ICTV，Inernational Committee on Taxonomy of Viruses）制定的，主要依據是病毒的形態、特性、大小、宿主等特徵。像動植物的分類包括門、綱、目、科、屬、種一樣，病毒分類也是一個龐大的門、綱、目、科、屬、種系統。

根據2019年國際病毒分類委員會更新的病毒分類系統，目前發現的病毒被歸屬為16個門（Phylum），36個綱（Class），55個目（Order），168個科（Family），1421個屬（Genus），6590個種（Species）。

每個分類下還有亞分類級別，亞門、亞綱、亞目、亞科、亞屬等。

例如，逆轉錄病毒科包括正逆轉錄病毒和泡沫病毒亞科。正逆轉錄病毒亞科又包括α-，β-，γ-，ε-逆轉錄病毒和慢病毒屬。泡沫病毒亞科包括泡沫病毒屬。

像絲一樣的伊波拉病毒屬於絲狀病毒科，像子彈一樣的狂犬病毒屬於彈狀病毒科。此外，還有腺病毒科、圓環病毒科、細小病毒科、轉座病毒科等。

有些病毒通常以致病後的疾病來命名，如乳頭瘤病毒科、皰疹病毒科等。

除經典的核酸病毒外，還有蛋白質病毒，稱為朊病毒。比如曾引起狂牛症的就是朊病毒。

此外還有類病毒、衛星病毒等。病毒的不斷發現，也在不停的更新著病毒分類系統。

病毒種類繁多，形態結構各異，有沒有一種簡單的方法分類病毒呢？

巴爾的摩分類法

1971年，戴維·巴爾的摩發表了一份病毒分類方法，這種分類法即使現在也仍然能夠和官方的病毒分類法共同使用。這種分類法建立在病毒的核酸類型上，不像官方分類法那樣有上下級系統，它只有一級，因此，更加簡單直觀。這種對病毒的分類方法也被稱為巴爾的摩分類法。

巴爾的摩分類法將病毒分成了7類，分別是雙鏈DNA、單鏈DNA、雙鏈RNA、正義鏈RNA、反義鏈RNA、逆轉錄RNA、逆轉錄DNA。

雙鏈DNA（dsDNA）：基因組是雙鏈DNA的病毒，比如腺病毒。一般進入宿主細胞後，能夠直接轉錄成mRNA，並翻譯成蛋白質。單鏈DNA（ssDNA）：基因組是單鏈DNA的病毒，比如腺相關病毒（AAV）。單鏈DNA需要先變成雙鏈DNA，才能進行後續mRNA的轉錄，並翻譯出蛋白質。雙鏈RNA（dsRNA）：基因組是雙鏈RNA的病毒，比如呼腸孤病毒。可以直接轉錄成mRNA，並翻譯成蛋白質。正義單鏈RNA（（+）ssRNA）：基因組是正義單鏈RNA的病毒，比如新型冠狀病毒。需要先以正義鏈RNA合成反義鏈的RNA，再以反義鏈RNA為模版，轉錄出mRNA，並翻譯出蛋白質。反義單鏈RNA（（-）ssRNA）：基因組是反義單鏈RNA的病毒，比如狂犬病毒、伊波拉病毒。逆轉錄RNA病毒：逆轉錄病毒，基因組是RNA，比如HIV、慢病毒。逆轉錄DNA病毒：逆轉錄病毒，基因組是DNA。

總結

病毒沒有細胞結構，感染宿主細胞後才能複製，不能單獨生存。病毒形態各異，目前的分類工作由國際病毒分類委員會進行。巴爾的摩分類法根據核酸類型對病毒進行分類，方法簡單直觀。目前是兩種分類方法並行使用。

新病毒的發現使病毒分類學面臨不斷更新的挑戰。目前人類只對少部分病毒有一定的研究，對大部分病毒幾乎一無所知。病毒分類學是系統認識和研究病毒的基礎，人類對病毒的研究還有很長的路要走。