病毒是个什么玩意儿

刘萝卜锅 · 发表于 2020-2-8 19:42:33

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品质源于技术服务源于态度

这是阿什卡微信公众号的第728篇原创文章

首发于2020年2月1日

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病、毒，恐怖的两个字合体，更是让咱俩唯恐避之不及。

所以，当生物学家说，每个人都自带380万亿个病毒时，咱俩瞬间明白了五雷轰顶的奥义。

就算没吓到自己，也开始嫌弃自己了吧。

因为，一个70公斤重的人，全身细胞只有30万亿。其中84%还是血液红细胞。

病毒比细胞还多，难道说明，我们身体的大部分是病毒？当然不是。

数量并不代表体量。

虽然人体细胞已经小到人眼看不见，但比细胞小得多的东西，有的是。比如细菌。

我们每个人体内，至少有38万亿个细菌，比人体细胞还多。

但是，这些细菌的总重量，只占1%到3%。这就是说，平均来讲，人体细菌比细胞小几十倍、上百倍。

咱们的嗜中性粒细胞正在吞噬鹅口疮真菌

人类白细胞VS金黄色葡萄球菌

而本文的领衔主演——病毒，直径一般不超过100纳米。人体最小的细胞，淋巴细胞直径也有6000纳米；最大的细胞，卵细胞有100000纳米。根本不在一个数量级上。

初中几何告诉咱俩，要是论体积，病毒就更是不知小到哪里去了。

比大小，病毒之间的差距也相当大：

最大的是潘多拉病毒，直径有1000纳米。

最小的是口蹄疫病毒，直径只有10纳米。

这次的网红，新型冠状病毒，直径是60-140纳米。

N个噬菌体病毒VS一个细菌

假如病毒的平均直径是100纳米，那么你身藏的380万亿个病毒，捏在一起只有0.38cm3，相当于两颗黄豆。

说到这，个把月洗一次澡的你可能长舒了一口气：这不就是搓把澡的量么？洗洗就干净啦。

其实不然。

这380万个病毒，会广泛分布在你的身体内外，皮肤表面只是一小部分而已。并且，就算刚洗过澡，病毒也无处不在。是的，你珍爱的那每一寸肌肤。

不过别慌。

每个人体，都是一个生态系统。

细菌、病毒、我们的细胞，它们在多数情况下，就像一片森林里的花鸟虫鱼、虎狼鹿兔，能相爱相杀，维持整体上的生态平衡，保持整片森林的勃勃生机。

人类早就知道，人体离不开微生物。比如肠道菌群，可以为我们分解食物、合成氨基酸和维生素、调节代谢、对抗病原体、建立免疫系统……哪一项都是性命攸关。

大肠杆菌

那么病毒呢？我们似乎只知道它们的坏处。

至于对人体有啥益处，我们的研究，可以说万里长征还在编草鞋。

那是在2018年。《细菌学》的一篇论文介绍：芝加哥洛约拉大学的凯瑟琳等，分析181位女性患者的尿液病毒组，发现了人体尿道可能共有某些“功能性噬菌体”。注意，功能性的。

这项研究，受到一些专家的点赞。

曼彻斯特大学的微生物学家杰姆斯表示：

它们可以将噬菌体序列与细菌宿主关联在一起。

华盛顿大学人体微生物和病毒组专家克瑞斯汀认为：

这是发现了微生物微环境中病毒群体所造成的潜在影响。

至于到底有啥用，克瑞斯汀说：

了解作用前，我们得搞清楚到底有什么。

也就是说，我们连自己都有啥病毒还没闹清，就别提作用了。

不过，我们至少知道，那个叫“噬菌体”的病毒，铁定在我们体内无疑了。

噬菌体是个啥东西？

一看名字，就知道这家伙是专搞细菌的。怎么搞呢？我们先看看它的样子：

看左边，是不是感觉噬菌体长得很科幻、很先进？

对人类来讲，噬菌体，就是名副其实的“纳米机器人”。

它搞细菌的手段——各位旅客请看右边：就是站到细菌身上，给细菌打一针，把自己的DNA注射到细菌体内，好让细菌替自己造娃。

噬菌体降临细菌

人类提出纳米技术多年，也造不出这么精巧的纳米机器人。所以，给我们的感觉是，噬菌体太高精尖了，充满未来感。

但在生物界，恰恰相反。病毒很低级，我不是针对噬菌体，而是说各种病毒都很低级。

为啥这么说呢，难道就因为人家功能单一、结构简单？是的。

结构决定了功能。

不要说长成噬菌体这样，就算长成法拉利，在一粒细胞面前，也属于简单结构。

刘萝卜锅 · 发表于 2020-2-8 19:43:53

把细胞放大，我们会发现，它就是一座城市：

10万种蛋白质分子各司其职：进口商、边防海关、仓储集散、能源保障、仓储运输、加工制造、安保军警……应有尽有。

细胞城的某个角落在3D打印

并且，生产效率极高。比如能量ATP生产：每个细胞，每分钟，是的，每分钟大约可以形成1000万个ATP。

1000万个，什么概念呢？就拿这次举世瞩目的口罩来说吧，作为世界第一制造大国，咱全国口罩厂开足马力，每天，是的每天可以制造口罩2000万只。

一个成年人，体内每天合成的ATP，可以相当于自身体重。

而且材料是重复利用，细胞用掉ATP，拆成ADP和Pi后，很快就会被重新装成电池ATP，每天要被重复利用1000—1500次。

ATP只是细胞的基础能源而已，细胞以它为动力，执行DNA.exe程序，来制造几万种蛋白质，以及其他各种产品，维持生命运转。

所以说，目前人类制造的任何骄傲，包括芯片、火星探测器……在细胞面前，都是简陋、低效的。

现在回头看看噬菌体，是不是挺寒碜的？根本就谈不上高精尖。

一个单细胞生物，可以自己生活、繁衍。给一片天地，它可以生出一个王国。

所以说，细胞，是生物体基本的结构和功能单位。

而病毒，就没办法靠自己生活。它们不会动，不会吃，也不能繁殖，听上去和打气筒、自行车差不多，根本不像生命。

但是，它们想复制自己，传宗接代，并且可以利用其他生物，轻松实现这一伟大目的。

所以，我们只能承认它是一种生物。病毒，是一种非细胞生命形态。

病毒实现繁殖，手段只有一个：靠细胞。

具体手段，就是想办法把自己的DNA.exe、RNA.exe，植入细胞，让细胞执行自己的指令，指挥各种蛋白质机器，利用细胞里的资源来复制自己，最后造成细胞凋亡，病毒复制品冲出细胞壁，播向世界——这个鸡贼手法，是不是很眼熟？

是的，电脑病毒，这个名字就是借用病毒的名字，可谓神来之笔。简陋的它们，生活、繁衍，都仰仗一个比自己高级得多的操作系统。

所以说，所有病毒，都是靠入侵细胞、复制和传播自己而存在的。

但是，如果细胞只默默承受这一切，那早就被病毒干灭了，落得一片白茫茫大地真干净。也不会有什么人类来研究病毒。

细胞复制自己，会出错，这就是变异。有些细胞，就变得让现有病毒没空子可钻。于是，容易感染病毒的细胞慢慢灭了，不容易感染病毒的细胞活了下去。

细胞复制自己会出错，复制病毒当然也会出错——也就是说，病毒也会变异。于是，能骗进新细胞的病毒，才可以继续传播。

魔高一尺，道高一丈。在这场几十亿年的攻防战和军备竞赛中，双方不断升级改造，结果是：

细胞的免疫功能越来越多、越来越强大。

病毒变异种类越来复杂，入侵手段也越来越鸡贼。

具体攻防方法详见本号另一篇文章：《病毒全攻略》

病毒到底有多少种？人类肯定不知道。因为，病毒变异得太快，比如每年的流感病毒都不一样。

这就是为什么病毒感染，一般都“无药可治”的原因。杀灭病毒的主力，永远是细胞免疫系统。我们人类治疗病毒感染的手段，主要是支持人体战胜病毒。

病毒变异这么快，不是因为它们危机感和创新意识强，而是因为它们基数太大、复制太快。

一颗B型流感病毒，只要成功侵入人体的一个细胞，就能3D打印5000个副本。搞死这个细胞后，5000个病毒副本又会感染新的细胞——这个速度，从这颗病毒刚刚接触细胞壁时算起，大概一天，可以感染50万个细胞。

损失这50万个细胞，对你来讲，就像马云捐了几个亿，不算事儿。所以你连咳嗽都还没开始呢。

但是病毒制造数已经达到了50万×5000=25亿。

就算DNA复制的错误率只有亿分之一，这批副本也会有25个错误。

幸亏这些错误，对基因领主来讲，绝大多数是不好的，或者无关紧要的。也就是说，出错的副本，要么没啥变化，要么多数是残次品。

但，还是由于基数太庞大了，所以，总有些错误，误打误撞，会弄出某个新的攻克细胞的功能，从而被遗传了下来——技术积累，聚沙成塔。

这就是病毒快速变异、迭代，欺骗手法看起来的越来越刁钻、机智的原因。

病毒在变异中，不只骗术升级，还会分化成不同的兵种。最简单的，有的只感染植物，有的只感染动物。

兵种不同，装备也不同。

比如刚才那个噬菌体，它的主要结构，就是一条DNA，装在一个蛋白质外壳里。

还有的病毒，蛋白质外壳里装的不是DNA，而是RNA。

DNA和RNA都是遗传信息，也就是生命工厂运行程序，至于区别，简单讲：

DNA相当于完整的软件，是脱氧核糖核酸。DNA病毒要侵入细胞核，取代细胞的DNA，来调动整个细胞城，为己所用。

而RNA呢，是从DNA上转录的片段，相当于软件中的组件，是核糖核酸。RNA病毒不用取代细胞DNA，它只要进入细胞，就能指挥蛋白质机器，来打造自己的副本。当年名噪一时的冠状病毒SARS，就是最大的一种RNA病毒。这次来势汹汹的新型冠状病毒，和SARS有一定亲缘关系。

冠状病毒

正儿八经的病毒，一般都是这两种，蛋白质壳里，包着组装自己的指令：要么是DNA.exe，要么是RNA.exe，简单粗暴。

但是，生物界永远不会有那么明确的边界。

有一种更简陋的病毒，叫类病毒，这玩意儿连蛋白质外壳都没有，只是一个环状的RNA链。它能让植物细胞拷贝自己。

还有一种更奇葩的病毒，叫朊病毒。这家伙居然没有DNA，也没有RNA。也就是说，没有任何遗传信息。它只是一小团蛋白质，就可以入侵动物细胞，复制自己。那它拿什么指挥细胞机器，复制自己呢？答案是：

目！前！还！不！知！道！

对人类来讲，微生物世界，我们可能只是掀开了大幕的一角。即使如此，人类掌握的病毒知识，还是非常丰富的，一篇短文，无法言及万一。朋友们如有兴趣，可以留言告知，咱们下次接着聊。

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本文为《地球故事系列》，前文请见如下链接-END-

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