病、毒,恐怖的兩個字合體,更是讓人類唯恐避之不及。所以,當生物學家說,每個人都自帶380萬億個病毒時,瞬間明白了五雷轟頂?shù)膴W義。因為,一個70公斤重的人,全身細胞只有30萬億,其中84%還是血液紅細胞。病毒比細胞還多,難道說明我們身體的大部分是病毒?
當然不是,數(shù)量并不代表體量。雖然人體細胞已經(jīng)小到人眼看不見,但比細胞小得多的東西有的是,比如細菌。我們每個人體內(nèi),至少有38萬億個細菌,比人體細胞還多。但是,這些細菌的總重量只占我們體重的1%到3%。這就是說,平均來講,人體細菌比細胞小幾十倍、上百倍。
而本文的主角——病毒,直徑一般不超過100納米。人體最小的細胞,淋巴細胞直徑也有6000納米;最大的細胞,卵細胞有100000納米,根本不在一個數(shù)量級上。比大小,病毒之間的差距也相當大:最大的是潘多拉病毒,直徑有1000納米;最小的是口蹄疫病毒,直徑只有10納米。這次的新型冠狀病毒,直徑是60~140納米。
假如病毒的平均直徑是100納米,那么你身藏的380萬億個病毒,捏在一起只有0.38cm3,相當于兩顆黃豆。說到這,個把月洗一次澡的你可能長舒了一口氣:這不就是搓澡的量么?洗洗就干凈啦。其實不然。這380萬億個病毒,會廣泛分布在你的身體內(nèi)外,皮膚表面只是一小部分而已。并且,就算剛洗過澡,病毒也無處不在。
不過別慌。每個人體,都是一個生態(tài)系統(tǒng)。細菌、病毒、我們的細胞,它們在多數(shù)情況下,就像一片森林里的花鳥蟲魚、虎狼鹿兔,能維持整體上的生態(tài)平衡,保持整片森林的勃勃生機。人類早就知道,人體離不開微生物。比如腸道菌群,可以為我們分解食物、合成氨基酸和維生素、調(diào)節(jié)代謝、對抗病原體、建立免疫系統(tǒng)……
那么病毒呢?我們似乎只知道它們的壞處。至于對人體有啥益處,我們的研究可以說萬里長征還在編草鞋。2018年,《細菌學》一篇論文介紹:芝加哥洛約拉大學的凱瑟琳等人,分析181位女性患者的尿液病毒組,發(fā)現(xiàn)了人體尿道可能共有某些“功能性噬菌體”。這項研究,受到一些專家的點贊。曼徹斯特大學的微生物學家杰姆斯表示:它們可以將噬菌體序列與細菌宿主關聯(lián)在一起。華盛頓大學人體微生物和病毒組專家克瑞斯汀認為:這是發(fā)現(xiàn)了微生物微環(huán)境中病毒群體所造成的潛在影響。
至于到底有什么用,克瑞斯汀說:了解作用前,我們得搞清楚到底有什么。也就是說,我們連自己都有啥病毒還沒鬧清,就別提作用了。不過,我們至少知道,那個叫“噬菌體”的病毒,鐵定在我們體內(nèi)無疑了。噬菌體是個啥東西?一看名字,就知道這家伙是專搞細菌的。對人類來講,噬菌體就是名副其實的“納米機器人”。它搞細菌的手段——就是站到細菌身上,給細菌打一針,把自己的DNA注射到細菌體內(nèi),好讓細菌替自己造娃。
人類提出納米技術(shù)多年,也造不出這么精巧的納米機器人。所以,給我們的感覺是,噬菌體太高精尖了,充滿未來感。但在生物界恰恰相反,病毒很低級。我不是針對噬菌體,而是說各種病毒都很低級。為啥這么說呢,難道就因為人家功能單一、結(jié)構(gòu)簡單?是的,結(jié)構(gòu)決定功能。不要說長成噬菌體這樣,就算長成法拉利,在一粒細胞面前,也屬于簡單結(jié)構(gòu)。
把細胞放大,我們會發(fā)現(xiàn),它就是一座城市。10萬種蛋白質(zhì)分子各司其職:進口商、邊防海關、倉儲集散、能源保障、倉儲運輸、加工制造、安保軍警……應有盡有。并且,生產(chǎn)效率極高。比如能量ATP生產(chǎn):每個細胞,每分鐘大約可以形成1000萬個ATP。1000萬個,什么概念呢?就拿這次舉世矚目的口罩來說吧,作為世界第一制造大國,全國口罩廠開足馬力,每天可以制造口罩2000萬只。
一個成年人,體內(nèi)每天合成的ATP,可以相當于自身體重。而且材料是重復利用,細胞用掉ATP,拆成ADP和Pi后,很快就會被重新裝成電池ATP,每天要被重復利用1000~1500次。
ATP只是細胞的基礎能源而已,細胞以它為動力,執(zhí)行DNA.exe程序,來制造幾萬種蛋白質(zhì),以及其他各種產(chǎn)品,維持生命運轉(zhuǎn)。所以說,目前人類制造的任何驕傲,包括芯片、火星探測器……在細胞面前,都是簡陋、低效的。
現(xiàn)在回頭看看噬菌體,是不是挺寒磣的?根本就談不上高精尖。一個單細胞生物,可以自己生活、繁衍。給一片天地,它可以生出一個王國。所以說,細胞是生物體基本的結(jié)構(gòu)和功能單位。而病毒,就沒辦法靠自己生活。它們不會動、不會吃,也不能繁殖,根本不像生命。但是,它們想復制自己、傳宗接代,可以利用其他生物輕松實現(xiàn)這一偉大目的。所以,我們只能承認它是一種生物。
病毒,是一種非細胞生命形態(tài)。病毒實現(xiàn)繁殖,手段只有一個:靠細胞。具體手段,就是想辦法把自己的DNA.exe、RNA.exe植入細胞,讓細胞執(zhí)行自己的指令,指揮各種蛋白質(zhì)機器,利用細胞里的資源來復制自己,最后造成細胞凋亡,病毒復制品沖出細胞壁,播向世界——這個雞賊手法,是不是很眼熟?
是的,電腦病毒,這個名字就是借用病毒的名字,可謂神來之筆。簡陋的它們,生活、繁衍,都仰仗一個比自己高級得多的操作系統(tǒng)。所以說,所有病毒都是靠入侵細胞、復制和傳播自己而存在的。但是,如果細胞只默默承受這一切,那早就被病毒干滅了,也不會有什么人來研究病毒。
細胞復制自己會出錯,這就是變異。有些細胞就變得讓現(xiàn)有病毒沒空子可鉆。于是,容易感染病毒的細胞慢慢滅了,不容易感染病毒的細胞活了下去。復制病毒當然也會出錯——也就是說,病毒也會變異。于是,能騙進新細胞的病毒,才可以繼續(xù)傳播。魔高一尺,道高一丈。在這場幾十億年的攻防戰(zhàn)和軍備競賽中,雙方不斷升級改造,結(jié)果是:細胞的免疫功能越來越多、越來越強大;病毒變異種類越來復雜,入侵手段也越來越雞賊。
病毒到底有多少種?人類肯定不知道。因為,病毒變異得太快,比如每年的流感病毒都不一樣。這就是為什么病毒感染一般都“無藥可治”的原因。殺滅病毒的主力,永遠都是細胞免疫系統(tǒng)。我們?nèi)祟愔委煵《靖腥镜氖侄?,主要是支持人體戰(zhàn)勝病毒。
病毒變異這么快,不是因為它們危機感和創(chuàng)新意識強,而是因為它們基數(shù)太大、復制太快。一顆B型流感病毒,只要成功侵入人體的一個細胞,就能3D打印5000個副本。搞死這個細胞后,5000個病毒副本又會感染新的細胞——這個速度,從這顆病毒剛剛接觸細胞壁時算起,大概一天可以感染50萬個細胞。損失這50萬個細胞,對你來講不算事兒,所以你連咳嗽都還沒開始呢。
但是病毒制造數(shù)已經(jīng)達到了50萬×5000=25億。就算DNA復制的錯誤率只有億分之一,這批副本也會有25個錯誤。幸虧這些錯誤,對基因領主來講,絕大多數(shù)是不好的,或者無關緊要的。也就是說,出錯的副本,要么沒啥變化,要么多數(shù)是殘次品。但,還是由于基數(shù)太龐大了,所以總有些錯誤誤打誤撞,會弄出某個新的攻克細胞的功能,從而被遺傳了下來——技術(shù)積累,聚沙成塔。這就是病毒快速變異、迭代,欺騙手法看起來越來越刁鉆、機智的原因。
病毒在變異中,不只騙術(shù)升級,還會分化成不同的兵種。最簡單的,有的只感染植物,有的只感染動物。兵種不同,裝備也不同。比如剛才那個噬菌體,它的主要結(jié)構(gòu)就是一條DNA,裝在一個蛋白質(zhì)外殼里。還有的病毒,蛋白質(zhì)外殼里裝的不是DNA,而是RNA。DNA和RNA都是遺傳信息,也就是生命工廠運行程序,至于區(qū)別:DNA相當于完整的軟件,是脫氧核糖核酸。DNA病毒要侵入細胞核,取代細胞的DNA,來調(diào)動整個細胞城,為己所用。而RNA是從DNA上轉(zhuǎn)錄的片段,相當于軟件中的組件,是核糖核酸。RNA病毒不用取代細胞DNA,它只要進入細胞,就能指揮蛋白質(zhì)機器,來打造自己的副本。當年名噪一時的冠狀病毒SARS,就是最大的一種RNA病毒。這次來勢洶洶的新型冠狀病毒,和SARS有一定親緣關系。
正兒八經(jīng)的病毒,一般都是這兩種,蛋白質(zhì)殼里,包著組裝自己的指令:要么是DNA.exe,要么是RNA.exe。但是,生物界永遠不會有那么明確的邊界。有一種更簡陋的病毒,叫類病毒,這玩意兒連蛋白質(zhì)外殼都沒有,只是一個環(huán)狀的RNA鏈,它能讓植物細胞拷貝自己。還有一種更奇葩的病毒,叫朊病毒。這家伙居然沒有DNA,也沒有RNA。也就是說,沒有任何遺傳信息。它只是一小團蛋白質(zhì),就可以入侵動物細胞,復制自己。那它拿什么指揮細胞機器,復制自己呢?答案居然是:目前還不知道!
對人類來講,微生物世界,我們可能只是掀開了大幕的一角。即使如此,人類掌握的病毒知識還是非常豐富的,一篇短文無法言及萬一。
(田婷婷薦自《文苑·經(jīng)典美文》)