水蛭

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TUhjnbcbe - 2024/3/7 4:42:00

病毒之间可以互相攻击感染。Sputnik病毒是一种50纳米的病毒,它可以感染另一种病毒,名为拟菌病毒(mimivirus),拟菌病毒可以感染变形虫和棘阿米巴虫。

年,科学家在调查一次肺炎时,在英国的布拉德福德一个冷却塔的水中,发现了一种寄生在变形虫体内的细菌,即棘阿米巴虫。科学家们进行了一些测试,在显微镜下观察,确定它是一种不常见的细菌,并将其归类于不常见的细菌类型中。

十年后,当来自法国的科学家们回顾这些发现时候,发现这些细菌根本不是细菌,而是病毒!准确来说,是一种巨型病毒。

在他们题为《变形虫中的巨型病毒》的论文中,他们描述了一种纳米的病毒(对我们的眼睛来说很小,但对病毒的微小世界来说却相当巨大),它有蛋白质外壳和在蛋白质外壳中流动的小纤维。它的遗传物质是线性双链DNA,比许多细菌的遗传物质都要大——千碱基的代码值为!这是迄今为止发现的最大的病毒。

由于它形似细菌,科学家决定称这种病毒为“拟菌病毒”。这种特别的病毒被称为多食棘阿米巴拟菌病毒,简称APMV。

5年后的年,在法国巴黎的冷却塔的水样中显示出同一病毒家族中更大的病毒,但这一次它并不孤单,还存在较小的病毒伴侣,但仅存在于感染了妈妈病毒(拟菌病毒的近亲)的变形虫中。仔细观察发现,较小的病毒没有感染变形虫。它的目标是较大的妈妈病毒。

他们决定称之为“Sputnik病毒”,它是一种50纳米的小病毒,只有18.千碱基的双链DNA。它依赖于拟菌病毒(mimivirus)预先构建的病毒繁殖工厂存活。

图注:病毒繁殖过程。病毒是如何工作的呢?

病毒无法自行繁殖。它们不具有复制遗传物质或构建新外壳(蛋白质外壳)的能力。如果病毒真的有这些能力,它们仍然不能产生任何能量来维持自身的繁殖,因为它们不能吃也不能呼吸。因此,它们都需要依赖一个宿主。从科学角度讲,它们是专性寄生虫。

病毒将其遗传物质注入目标细胞,这种遗传物质将继续渗透到宿主细胞的DNA中,并诱使宿主细胞细胞器复制病毒的遗传物质,而不是宿主细胞本身的。于是,宿主细胞就变成了一个制造病毒的工厂,它的唯一功能就是制造病毒。

通过利用宿主的能量和细胞繁殖能力,病毒可以在细胞中繁殖成千上万倍,直至细胞被病毒填满,之后细胞裂解,释放所有的病毒,病毒便会再去感染另外的细胞。

许多其他的非病毒寄生虫也以类似的方式工作。水蛭是血液寄生虫,吸食宿主的血液。疟原虫是引起疟疾的原生质体,它利用宿主细胞繁殖并获取能量。猫寄生虫弓形虫病也有类似的作用。

图注:疟原虫感染途径。当病毒本身依赖另一个生物生存时,它怎么可能会被感染呢?

Sputnik病毒感染方法

妈妈病毒在宿主多食棘阿米巴虫内建立了一个类似的系统。它使用阿米巴来复制自己,并在工作完成后裂解变形虫。当Sputnik病毒进入时,它会“偷偷”修改妈妈病毒的设置,以制造更多自己的复制品。

这种感染会损害妈妈病毒,导致尝试失败或产生异常的蛋白质外壳。随着Sputnik病毒繁殖的增多,更大的病毒就会消失。妈妈病毒不会产生那么多副本,从而减少了感染其他宿主的机会。

有趣的是,这不是第一种使用另一种病毒系统进行复制的病毒。许多称为卫星病毒的病毒会进入已经被另一种病毒(称为“辅助病毒”)感染的细胞,并使用后者的制造系统进行繁殖。Sputnik病毒和卫星病毒之间的区别在于辅助病毒的命运。

图注:该图显示了病毒噬菌体如何感染拟菌病毒。Sputnik病毒接使用拟菌病毒的繁殖工厂(蓝色的大区域),而不是进入变形虫的核内。卫星病毒不会损害辅助病毒的繁殖。卫星病毒将利用宿主细胞的机能,以及在宿主细胞内的辅助病毒繁殖机制。通过这种方式,卫星病毒主要感染细胞宿主,并使用辅助病毒提供的额外帮助。

但是,噬菌体并不共享。Sputnik病毒在变形虫中篡夺了妈妈病毒的领地,迅速占据了统治地位。从电子显微镜证据和某些基因检测技术之中,我们能够知道Sputnik病毒可能只需要寄生在妈妈病毒之中,根本不需要细胞宿主。这样,Sputnik病毒是大型拟菌病毒的真正寄生虫。

在海洋深处

从发现Sputnik病毒以来,科学家们发现了一个全新的世界,里面有病毒噬体和伴随而来的拟菌病毒。我们的海洋似乎充满了病毒,在Sputnik病毒之后出现了Mavirus病毒,它感染了一种海洋巨型病毒(Cafeteriaroenbergensis)。

很快,发现拟菌病毒闸门开始打开,科学家们开始发现更多的病毒噬菌体。还发现了另外两个类Sputnik病毒,Zamilon(阿拉伯语“邻居”)和来自南极洲的另一个噬菌体,即OrganicLake噬菌体。现在,所有这些都属于大病毒依赖科Lavidaviridae家族。

病毒噬菌体及其感染其他病毒的能力,重新引发了关于病毒性质的争论。它们还活着吗?它们在我们的自然世界中占据什么位置?它们在哪里与生命进化相适应?研究人员现在正在研究这种“病毒感染病毒”的感染,是如何导致遗传物质在不同病毒及其细胞宿主之间进行转移的。

图注:这是感染Zamilon病毒的电子显微照片。箭头指示异常的拟菌病毒(Mont1)株。它还引发了关于病毒性疾病的问题。一个病毒噬菌体能帮助我们对付其他病毒病原体吗?这很难说,因为在这一特定领域的研究很少。年,法国马赛艾克斯马赛大学(AixMarseilleUniversity)的研究人员,在两对从老挝旅行归来的法国夫妇身上检测发现,在他们的体内存在针对病毒噬菌体的抗体。这表明身体能够识别并可能对病毒噬菌体产生免疫反应,它们是否能引起疾病还未可知。

自从19世纪末发现第一种病毒以来,科学家们就一直被它们的性质所迷惑。每一次发现,它们都变得越来越怪异和复杂。关于病毒噬菌体的研究还处于起步阶段,这意味着没有人知道它们可能揭示出的关于地球上生命的迷人奥秘!

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