作者：叶胜（北京航空航天大学结构生物学教授、北航大数据精密医学先进中心特聘研究员、中国生物物理学会科普委员会秘书长）>
文章转载自中国科普博览家庭科学院（编号：科学大元）𞓜 病毒有毒吗？病毒是生命吗？病毒是如何让人生病的？有什么药可以杀死病毒吗？病毒和细菌有什么区别？读了这么多关于冠状病毒的文章后，你真的了解这种病毒吗？这篇文章可能会帮助你重新理解病毒#生命的类似物𞓜 什么是生命
如果世界上没有病毒，以上问题的答案很简单– - -
生命是由细胞组成的。无论是单细胞细菌、古细菌、真菌，还是绝大多数多细胞动植物，它们的生命活动都离不开细胞的基本单位。细胞的意义在于；“生活”；概念围绕着细胞膜；围栏“；内部：墙壁充满活力。蛋白质刺激数千种生化反应，吸收和利用能量，合成和分解生物分子，维持和复制遗传信息，有序程度不断提高；墙外的世界是生活的荒原。能量从峰值流向低谷，无序程度正在增加
“在细胞膜中”；围栏“；内部充满活力（图片来源：http://portfolios.scad.edu/ ）
**然而，病毒的存在给科学家们带来了一个难题，使生命的定义变得模棱两可，因为它既像生命又不像生命。 **
**第一 **就组成而言，就像所有细胞生命一样，病毒由蛋白质、核酸和磷脂组成。这意味着它们也是高度有序的，只能通过消耗能量来产生 **它的时代， **与细胞一样，病毒利用核酸分子来保存遗传信息。一些病毒使用脱氧核糖核酸（DNA）作为遗传物质，而另一些病毒使用核糖核酸（RNA）作为遗传物质；一些病毒种类使用单链核酸，而另一些使用双链核酸。相比之下，细胞更加统一。无论细胞的生命形式如何，遗传物质都是双链DNA，而RNA仅作为DNA到蛋白质的中间环节存在 **即便如此， **病毒也有自己的；&引号；，维护生活世界的独立性和完整性。细胞周围有各种各样的壁，但它们必须有一个由磷脂分子组成的细胞膜，膜上插入许多蛋白质，起着物质通道或信号检测器的作用。病毒的壁甚至更为不同，但与细胞相反，必须有一个完全由蛋白质分子组成的壳，称为衣壳。与柔软且流动的细胞膜相比，病毒的蛋白质衣壳是固体且固定的，并且通常构建为固体几何构型，例如二十面体或螺旋体
△ A、 无包膜病毒；B、 包膜病毒。① 衣壳，② 核酸，③ 衣壳，④ 核衣壳，⑤ 病毒粒子，⑥ 衣钵⑦ 棘突蛋白（图片来源：维基百科）
#斯蒂尔河有很多相似之处，但病毒和细胞之间仍有一些本质的区别。最重要的一点是能源的流动性： **如果细胞是流动的生命，那么病毒只能被视为静止的河流。 **你为什么这么说？让我们回到"e；“什么是生活”；在问题上，有人说生命是有生命的。然后再问另一个问题：什么是"e；“实时”；和显然，锻炼能力不是一个标准。更不用说植物了，它们基本上是不动的生物，甚至动物也有许多物种是固定的。然而，无论细胞的生命形式是什么；围栏“；它必须是活的
细胞将直接使用葡萄糖等能量物质，或像植物一样获得光能，然后利用这种能量完成数千种不同的生化反应。在一个小细胞中，小到由两三个原子组成的氧分子和二氧化碳，大到由数万个原子组成的蛋白质或核酸分子，它们不断分解和合成，分解和合成，循环继续
△ 左图：葡萄糖分子在细胞内逐步氧化，释放能量可控；右图：葡萄糖通过燃烧剧烈释放能量（图片来源：http://www.nature.com/哲学家们总是说：你不能两次穿越同一条河。 **未成熟的
物学家会说：你不能两次看到同一个细胞。 **因为细胞不是另一个细胞：上次看到的大部分细胞分解消失，被同样的新合成分子所取代。这是一个消耗能量的过程，也是所谓的生命”活”本质所在。 **从 的意义上说，病毒是”死”的。 **病毒只是将携带遗传信息的核酸分子和少量对复制过程有用的蛋白质分子包裹在一层蛋白质外壳的硬壳中。一些类型的病毒也会在外面包裹一层类似细胞膜的薄膜，以伪装自己。 **在 病毒颗粒中，没有正在进行的生化反应，没有能量流动，没有物质合成分解，是一种”静止的河流”。 **# 终极寄生病毒”死”生命碎片，如果离开”活”生命只能永远维持”死”状态。即使病毒有遗传信息，但没有复制遗传信息的分子机，也没有生产更多外壳蛋白的分子机，也不能组装新的病毒颗粒。然而，活细胞中有分子机。因此，病毒必须侵入活细胞，利用活细胞的分子机、能量和物质来生产更多的病毒颗粒。然而，从进化的角度来看，病毒显然有各种不同的进化起源，因为它们使用细胞的方式非常不同。让我们简单地看看几个RNA不同的病毒欺诈。 **首先是正义单链RNA病毒。 **冠状病毒科就是这样，包括能感染动物的冠状病毒，能引起我们普通感冒的温和冠状病毒，以及能引起我们普通感冒的冠状病毒SARS、MERS疫情中有三种严重的冠状病毒。它们的遗传物质是长长的RNA入侵细胞后，单链扮演信使RNA的角色，以欺骗细胞为模板生产病毒的蛋白质，基本上是骗术中的小儿科。正义单链RNA病毒感染细胞并复制(图片来源:Nature Reviews,2006,4:371-82)与正义单链RNA病毒对应，自然有 **负义单链RNA病毒， **包括许多可怕的病毒，如狂犬病病毒和埃博拉病毒。虽然它们的遗传物质也是RNA单链，但如果直接用来生产蛋白质，核糖体机必须是”读不懂”。因为它们的RNA单链相当于细胞信使RNA互补链不能直接翻译成蛋白质肽链。所以这种病毒RNA进入细胞后，通过病毒自己带进来RNA聚合酶可以诱导细胞生产病毒蛋白，生产互补的正义链。最不礼貌的是极其特殊的正义单链RNA病毒，被称为 **逆转录病毒 **，其中有严重危害人类健康的杀手，如艾滋病毒。他们可能会觉得自己带了一点单链RNA如果直接用于生产，效率太低，就会进化出更复杂的骗局。要知道，当细胞需要快速增加某种蛋白质的产量时，主要的方法之一就是提高相应基因的转录水平，转录更多的信使RNA送到细胞质中，让更多的核糖体同时开始工作。然而，病毒颗粒中只有一个RNA，用自己的话来说，什么时候才能建立病毒大军？ **逆转录病毒逆天改命，能够利用自带的逆转录酶，以自己的基因组RNA为模板合成相应的模板DNA来吧。过程叫做”逆转录”，因为它逆转了从DNA转录为RNA的”中心法则”。 **最后，病毒制造DNA细胞核，整合到宿主细胞本身的基因组中。这样，细胞将继续流动”主动”转录更多的信使而不是病毒RNA来吧，它大大提高了生产新病毒的效率。这也是艾滋病患者终身难以摆脱艾滋病毒的原因，因为即使所有的艾滋病毒都能被清除，它们的基因仍然潜伏在一些体细胞中。
HIV生活史(图片来源:维基百科) **如果我们必须把病毒看作是一种生物，那么它就是完全寄生的。 **一般寄生物通常只使用宿主的某种行为或身体的某一部分，病毒使用宿主细胞的分子机，甚至将其基因整合到宿主的基因组中。毫无疑问，病毒是值得的”终极寄生者”的称号。#病毒无毒 但是有害
病毒，病毒，依靠毒素让人生病吗？事实上，许多致病细菌确实会释放出一些有毒的毒素分子，破坏我们的一些身体机能并生病。”病毒”名字很大”冤假错案”，因为病毒实际上是无毒的，不会直接产生任何有毒物质。 **但病毒的杀伤力确实比细菌大得多。虽然病毒是”目标”仅仅是为了尽可能多地复制自己，可结果却是让细胞崩溃瓦解。 **细胞被病毒感染后，可以快速产生大量的病毒颗粒，具体数量因病毒而异，从数十到数十万不等。无论数量如何，这些新病毒的生产过程都会耗尽细胞自身的能量和物质储备。最后，当这些病毒从细胞中释放出来时，它们会导致细胞膜的完全破裂。随着病毒在宿主体内的传播，细胞一个接一个地失去功能，死亡崩溃，宿主生病了。左:噬菌体示意模型；右:新生产的噬菌体(图片来源:http://book.bionumbers.org/)以细菌为攻击目标的噬菌体，它会导致细菌细胞的破裂和死亡。这种看起来像外星飞船的病毒是生物学实验中细菌培养的敌人。另一个例子是埃博拉病毒，它会攻击各种人类细胞，使身体组织从内部分解，血肉模糊，所以它引起的疾病会被命名"出血热"。 **当然，病毒还有很多其他危害健康的方法。 **例如，肝炎病毒反复杀死肝细胞后，肝脏会产生类似疤痕的组织，逐渐积累导致肝纤维化，最终使肝脏失去生理功能。艾滋病毒是专门侵犯免疫系统的重要警卫T细胞，通过杀死这些细胞，使免疫系统瘫痪。因此，许多艾滋病患者死于一些罕见的细菌或真菌感染，因为免疫系统失效。其他病毒会导致宿主细胞癌变，危害人类健康。例如，90%以上的宫颈癌患者是由人类乳头瘤病毒感染引起的。#虽然病毒很可怕，但是病毒很可怕。但细胞生命并非没有办法处理它们。病毒在地球上有着悠久的历史，很可能和细胞一样长。可以说，它们是由各种细胞生命进化而来的，所以细胞生命有自己对付病毒的奇妙方法。虽然细菌只有一个细胞，不可能建立任何免疫系统，但它们正在进化”学会”噬菌体的一部分DNA将片段存储在自己的基因组中，称为CRISPR区域。如果在未来的细胞质中检测到序列和CRISPR匹配的核酸片段表明他们被同样的噬菌体入侵，所以他们会发动一种叫做的Cas9的酶，去篡改破坏噬菌体的DNA，它扰乱了噬菌体复制自己的生产计划。
蓝色”大块头”就是Cas9酶，可以”破坏”DNA(图片来源:https://www.manlitphil.ac.uk）实际上，CRISPR/Cas该系统已被科学家广泛应用作基因编辑技术。 **人体免疫系统对抗病毒的手段也很多。 **第一道防线是先天免疫，指细胞内的各种机制，类似于细菌的抗病毒手段。第二道防线是获得性免疫，即获得性免疫。如果我们的身体看到某种病毒，身体会产生相应的抗体，可以识别病毒颗粒并包裹它们，防止它们识别和连接目标细胞。这就是为什么我们需要接种疫苗。疫苗是一种失去毒性的病毒，甚至只是病毒的一小部分或类似物体，可以提前看起来一些可怕的病毒”介绍”了解我们的免疫系统，让免疫系统记住它们，产生相应的抗体。
流感疫苗(图片来源:搜狐。com)除了通过抗体中和病毒，一旦免疫系统发现细胞被病毒感染，就会启动杀伤细胞的机制去除这些细胞”污染”细胞。然而，这也是一把双刃剑。在冠状病毒引起的严重肺炎中，许多患者实际上死于自身免疫系统的强烈杀伤。#不死之身有一句哲理话：”你永远不会叫醒假装睡觉的人。”因为他根本就醒了，怎样才能被唤醒？对抗病毒的道理有些相似。 **病毒是一条静止的河流，是”死”你怎么能杀死生命碎片呢？ **其实回顾细菌和我们自己的免疫系统对抗病毒的方法有两种: **要
防止它识别和入侵细胞，或防止它利用细胞资源在细胞中产生新的病毒颗粒。没有任何生物有能力破坏病毒的结构，甚至直接杀死病毒。 **所以，在无尽的；军备竞赛；在那之后，许多病毒通常会达到；和平共处”；平衡状态
例如，可导致普通感冒（占病因的50%以上）和轻度冠状病毒（占病因的10%-15%）的鼻病毒将长期潜伏在我们的呼吸道中。当我们的免疫力下降时，它们会出来制造波动，但只要我们的免疫力恢复正常，它们就会被抑制这是一张导致普通感冒的冠状病毒的电子显微镜照片。在病毒周围，有刺像皇冠一样突出（图片来源：维基百科）。然而，除了免疫系统，现代人手中还有药物。药物能杀死病毒吗 **不幸的是，答案是否定的。事实上，我们没有任何药物可以杀死任何病毒。 **
许多人在生病时会要求医生开一些抗生素，认为抗生素可以杀死所有病原体。但事实上，抗生素只能杀死细菌，有些还可以杀死衣原体，但它们对病毒完全无效。目前，市场上的抗病毒药物采用与我们的免疫系统相同的策略，要么防止病毒入侵细胞，要么在某一步阻断细胞中新病毒的产生。因此，这些药物的抗病毒效果不如抗生素的杀菌效果好。很难取得立竿见影的效果，通常只能在一定程度上抑制病毒的传播。此外，抗病毒药物的广谱性不如抗生素。如果你感染了细菌，医生通常会直接开药，而不会探究你感染了什么样的细菌，因为大多数常见的临床细菌都可以被主要的抗生素杀死。毕竟，无论是哪种细菌，它都是细胞，具有大体相似的生理机制
病毒不是，它们的感染和复制机制也有很大不同。抗病毒药物的概念通常很难推广到其他种类病毒的研究中。这也导致抗病毒药物的研究更加困难，药物的应用范围也非常狭窄#抗病毒药物的难点之一是病毒的突变
细胞中的核酸复制机有一定的错误率，其结果是基因突变。也许这是因为分子机器不可能精确；但这也可能是进化选择的结果，进化选择故意保持一定的错误率，因为只有错误才能产生突变，并且有进化和改变的可能性
病毒在体内迅速传播，细胞中产生许多新的病毒粒子。因此，在世代不断复制核酸序列的过程中，许多突变会迅速累积。因此，在病毒中，病毒的突变速度比动物、植物和细菌快得多， **冠状病毒和HIV等RNA病毒的突变率特别高。 **这是因为细胞中没有RNA序列复制所需的分子机器，而RNA序列复制应该由RNA病毒本身提供。由于进化选择的结果，这些RNA病毒保留了一个错误率极高的RNA复制机，这将使它们的基因快速突变，编码不断变化的蛋白质，从而避免抗体的识别
以HIV为例，它是高速突变病毒，因此，在同一艾滋病患者中存在着显著的基因差异和不同版本的艾滋病毒。正因为如此，我们的免疫系统很难锁定HIV，一些抗HIV药物在临床应用中会逐渐失效
这种高速突变也会导致不同种类病毒之间偶尔出现类似的短基因片段。就像两只猴子随机敲击键盘一样。偶尔输入同一个单词总是可能的。最近，印度科学家分析了新型冠状病毒的基因组，该病毒开了一个玩笑，将该基因误认为来自HIV的片段。然而，变异并不是无限的。无论艾滋病毒如何变异，它仍然是艾滋病毒，因为它的一些关键环节无法改变。一旦这些链接被改变，病毒就不能再感染细胞或复制。如果我们能抓住这些关键环节，就有希望找到抗病毒药物
对于冠状病毒来说，主要的蛋白酶是一个关键环节。因为冠状病毒的长义RNA链上有多个基因，所以产生的蛋白质也会连接在一起，就像一串长长的糖葫芦。这串蜜饯中的第叫做主蛋白酶。它就像一把剪刀，可以把蛋白质一个一个地剪掉 **如果有药物可以抑制主要蛋白酶的活性，就有希望抑制冠状病毒的复制。 **
近日，中科院生物物理研究所、上海科技大学饶子河院士/教授杨海涛团队成功获得2019新型冠状病毒主蛋白酶的三维结构。这对其进一步的药物研发具有重要意义
△ 科学家已经筛选出一些小分子，其中蛋白酶抑制剂洛比那韦已用于临床治疗新型冠状病毒肺炎（图片来源：ScienceNet）
在许多研究团队目前的药物筛选工作中，还发现吉列德正在开发的抗埃博拉病毒药物雷姆德西韦可能对新型冠状病毒有抑制作用。因为这种药物是核苷类似物，它可以干扰病毒RNA链的合成并破坏病毒的遗传物质。理论上，它应该对新型冠状病毒产生影响，这种病毒也使用RNA携带遗传信息。据悉，相应的临床试验将于2月3日在北京中日友好医院启动，但整个试验过程仍需数月
无论如何，抗病毒药物的研究是一个艰难而漫长的过程。药物只能在病毒性疾病的治疗中起辅助作用。更关键的因素仍然在于我们每个人自身免疫系统的健壮性，以及我们是否有良好的健康习惯和正确的态度来应对紧急情况，从而将病毒挡在我们的身体之外
（有关更多病毒知识，请参阅《科学迷》，2020年第3期）
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