病毒是一種結構最簡單的生命體,它隻是一種“穿了一件蛋白質外殼的基因組”。因此,病毒是很小的,是一種納米尺度大小的微生物,一般隻有在電子顯微鏡下才能看到它們。一般生物體,包括細菌,其遺傳基因都是DNA。但病毒是個例外,它的基因既可以是DNA,也可以是RNA,但某一種病毒的基因隻能是其中的一種,前者稱為DNA病毒。後者稱為RNA病毒。病毒的蛋白質外殼稱為衣殼(Capside),不同的病毒衣殼規則地排列成一定的形態,形成“外貌”各異的病毒顆粒(Viron)。有的病毒除了蛋白質衣殼外,還有包膜(Envelope),這是病毒顆粒穿過宿主的細胞膜順便“穿在身上”的一種脂膜成份。包膜上帶有病毒基因編碼的蛋白成份,稱為刺突(Spike),刺突具有不同的形態。SARS病毒就是一種帶包膜的病毒。這類病毒通過刺突與帶有其受體的宿主細胞結合,就會以“鑰匙和鎖”的方式感染細胞。所以,包膜的結構對其感染的細胞類型,也即其宿主範圍來講,是非常重要的。
生命的基本特征是能繁殖後代。病毒也具有複製自己的功能。但由於它的結構太簡單了,不具備自我所必需複製的“元件”,因此隻能“鑽進”活的細胞,並強行占有其複製機器,如核糖體、線粒體,以及一些酶類,來進行複製。DNA病毒可以利用宿主細胞的基因複製機器,大量複製病毒的DNA,並轉錄成mRNA,mRNA再利用宿主細胞的蛋白質合成機器,合成各種病毒的蛋白質,其中一些形成衣殼,並在細胞內與複製的病毒DNA包裝成完整的病毒顆粒。病毒大量複製時,一個細胞可以產生高達10萬個病毒。大量形成的病毒可以使宿主細胞崩解,釋放出來的病毒可以再感染其它的細胞,並重複上述過程,造成組織細胞的嚴重損傷。RNA病毒也可以在宿主細胞內複製,形成新的病毒。RNA病毒在複製時,其基因容易發生突變,因此容易形成新的病毒變異株。這樣,即使身體對原有的RNA病毒具有免疫力,一旦病毒發生變異,身體對這個病毒的免疫力就消失了。流感病毒就是一種RNA病毒,它的RNA複製時經常發生變異,當這些變異積累到一定程度時,其關鍵的抗原結構就會發生重要變化,一場新的流感就會流行起來。另外還有一種RNA病毒,稱為逆轉錄病毒,它帶有一種逆轉錄酶,可以以病毒的RNA為模板合成DNA,然後再整合到宿主的基因組中去。它們可以通過DNA→RNA→蛋白質的經典途徑,複製成大量的逆轉錄RNA病毒。艾滋病毒就是這一類病毒。RNA病毒複製過程中容易發生突變的特性,給疫苗的製備帶來了嚴重的困難。全世界的科學家對艾滋病毒疫苗的研究已進行了多年,但我們至今還沒有找到非常有效的疫苗來預防艾滋病。SARS是一種新出現的RNA病毒,目前對它的生物學特性還所知不多,科學家們正在加緊研究,希望在不遠的將來可以揭開它的秘密,找到製服它的方法。
由於病毒生存在活細胞內,有的甚至把它的基因整合到宿主細胞的基因組中,因此要找到能特異地殺死病毒,而又不傷及宿主細胞的藥物是很困難的。在這一點上,病毒比細菌更可惡。目前科學家們根據病毒複製的特點,已經找到了一些治療病毒性疾病的藥物,但療效都不理想。目前認為最有效地防治病毒的方法還是疫苗。在沒有有效的防治方法時,采取隔離措施,切斷疾病的傳播途徑是唯一有效的方法。 人類與疾病的相互關係是自然界長期進化過程中形成的一種自然生態。據估計地球上大約有4000多種病毒,但隻有100多種可以引起人類疾病。19世紀末到20世紀70年代,由於疫苗的發明和應用,許多病毒性疾病都被有效地控製了。但是最近30年來,人類過度地擴張,破壞了原有的自然生態平衡,一類稱為“新顯病毒”(Emerging Virus)的病原體出現了,如埃博拉病毒、拉沙病毒、艾滋病毒等。最近出現的SARS病毒就屬於這一類。它們引發的傳染病對人類的健康與生命帶來嚴重威脅,必須引起我們高度重視。
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