有沒有這樣一種病毒,它既能感染植物,還能感染動物?如果有,對人類有什麼危險?

瓏荃堂


沒有能通吃動植物的病毒,現在沒有,未來也不會有。

除非出現動植物合體的生命形式,比如科幻電影湮滅中那種真植物人,才需要擔心植物病毒。

圖示:科幻電影湮滅中出現了人和植物的雜交體,對於這種雜交體來說,植物病毒倒是能入侵真植物人了呢


因為病毒不是活的生命體,它沒有自己的新陳代謝系統,必須依賴細胞來給它提供能量、物質和翻譯蛋白質的小機器。這就意味著病毒必須要找到進入細胞的辦法,病毒進入細胞靠的不是蠻力而是欺騙,欺騙不同的細胞需要不同的方法,植物細胞和動物細胞差異極大,能欺騙植物細胞的方法不能用來欺騙動物細胞,反之也然。

圖示:EB病毒的循環,它入侵上皮細胞,通過上皮細胞轉移到B細胞中,在B細胞中繁殖,形成新的子代病毒,通過上皮細胞逃出身體,尋找下一個受害者。


由於病毒和細胞的戰爭已經持續了數十億年之久,兩者都在不斷進化變異,一方提高防禦級別,另一方提高欺騙水準,當雙方的關係是如此緊密的時候,病毒和宿主之間的關係就變得越來越具有特異性,以至於連跨物種傳播都變得困難,更不用說跨越動植物的界限了。地球生命世界的物種十分豐富,因此地球上的病毒種類也同樣豐富,並非少數的病毒感染所有物種,而是演化出多種多樣的病毒感染各個物種。

圖示:干擾素幫助動物對抗RNA病毒,當小鼠缺失干擾素基因時,對皰疹病毒,腦膜炎病毒等多種病毒的感染失去抵抗能力


那麼,地球上到底有多少種不同的病毒呢?

圖示:病毒有各種分類方法,按形狀分類,按核酸分類以及按感染的種屬分類,比如感染細菌的和感染真核生物的,感染動物的和感染植物的等等。


1990年,病毒學家斯蒂芬·莫爾斯(Stephen Morse)最先嚐試回答這個問題的一部分,不考慮所有病毒,只考慮在脊椎動物中傳播的病毒種類,他給出了一個估計值,這個估計值的依據是根據一些粗略的研究發現,平均每種脊椎動物至少有20種專屬病毒。又根據另一些估計猜測地球上大約有5萬種脊椎動物,於是得到結論感染脊椎動物的病毒大約有一百萬種之多。當然,這樣的估值能在數量級上精確就很了不起了,不能期望它精確到個位數,更何況病毒種類也在發生,因為進化是不會停滯的,每分每秒都在進行。


就在你看這段文字的時候,在世界不知名的某個動物中就變異出了一種新的病毒,而一種老病毒則已經窮途末路走到了盡頭,呆在最後一個宿主身上,再也找不到新的可供感染的宿主,當宿主滅絕的時候,它也只有心不甘情不願的陪葬了。


啥,病毒也會滅絕?當然會,遠的不說,天花不就被滅絕了嗎?

圖示:1979年10月25日,世衛組織宣告人類正式滅絕天花,從此這一天就是天花滅絕日,據估計天花殺死的人最多。


人類能滅絕的天花的關鍵就在於,天花只感染人,所以只要在某個瞬間達到地球上所有人身上都沒了天花病毒,那麼天花就滅絕了,人類通過協調政治和經濟力量以科學為後盾,完成了這件豐功偉業。

影響人類健康的病毒:兩百多種

實際上,脊椎動物這個概念都太大了,要影響到人類,這種病毒最好呆在哺乳動物圈子裡,那麼它影響人類健康的概率就高得多,當然也有顯著的例外,比如禽流感,它在鳥類和哺乳動物間都能傳播,而且改寫過人類的歷史,1918年的流感大流行,殺死幾千萬人,其中以年輕人為主,把二次世界大戰推遲了20年,20年剛好是一代人。但影響人類健康和歷史最深遠的幾十種病毒中,絕大多數病毒都源於哺乳動物甚至是靈長類動物。


2012年的時候,已知有219種病毒能夠感染人類。現在新冠爆發,新冠是種新病毒,所以我們可以很有把握的說,至少有220種病毒能夠感染人類,但這當然是個笑話。因為,平均每年大約會發現3~4種感染人類的新病毒,所以現在大約有250種感染人類的病毒。


這其中又有超過三分之二的人類病毒也可以感染非人類的宿主,但主要是感染哺乳動物,有時候也能感染禽鳥。 許多隻感染人類的特有病毒,經過病毒學家們的研究,發現它們也都起源於哺乳動物或禽類。 事實上,許多哺乳動物病毒有潛力跨越物種屏障進入人體,但能引起大規模疫情的病毒並不多,病毒學家正在研究其中的規律,看未來是否能做到及時預測預警某種病毒的潛在危險性,未來監控病毒危險性,就像現在我們監控小行星危險性一樣,相比起更具科幻色彩的行星撞地球毀滅人類,病毒肆虐造成間接毀滅人類的可能性可能更高一些,如果有世界末日的話,病毒末日的出現概率是最高的。



裸猿的故事


△從深深的海底世界,到人類的身體內部,從遙遠的南極,到家裡的門把手,病毒無處不在。如今我們知道,地球上存在的病毒數量巨大,而生命體的基因多樣性,很大一部分就蘊藏在病毒之中,甚至人類的基因組的一部分就來自感染了我們遠古祖先的上千種病毒,當然我們對病毒的瞭解還非常少,更多的謎底有待我們揭開。

病毒是這個世界上是比較奇怪的生物,它本身沒有完整的細胞結構,只有核酸和蛋白質外殼,需要進入宿主的細胞內才能生長繁殖,但在自然界中它可以感染植物、動物甚至細菌。為什麼會說它奇怪呢?因為它與一些生物可以共存,但又可以跨界感染其他生物造成發病,導致死亡。

病毒專家通過長年的研究發現,病毒感染存在專一性。所謂的專一性就是動物病毒只能感染動物,植物病毒只能感染植物,所以植物不會成為冠狀病毒的中間宿主。更加準確地碩,冠狀病毒其實只能對脊椎動物下手,而所有的無脊椎動物根本不用擔心被它感染。植物病毒無法感染動物的例子有很多,比如我們所熟知的菸草花葉病毒,這種病毒常見於菸草、番茄等茄科類植物身上,但科學家從未在動物以及人體身上發現過這種病毒。那麼問題來了,病毒的專一性是如何形成的呢?

這與動植物細胞的結構差異有關。學過中學生物的朋友就知道,植物細胞和動物細胞之間存在多種差異,例如植物細胞具有細胞壁,而動物細胞沒有;植物細胞具有葉綠體,而動物細胞沒有等等。植物病毒之所以能夠針對植物下手,是因為它們能夠在發現細胞壁的漏洞時鑽進細胞內,完成入侵。同時植物細胞之間還存在著一種名為“孢間連絲”的結構,這種結構對於已經入侵到細胞內的病毒來說簡直是快車道,只要有一個植物細胞被病毒感染,通過孢間連絲的細胞都有被感染的可能性。

而動物病毒之所以能夠專門對付動物細胞,是因為病毒的蛋白質外殼上存在和動物細胞表面相對應的特定受體,一旦受體成功結合之後,動物病毒就能夠將自己的遺傳物質送進寄主細胞,從而開始一系列的繁殖和複製。然而之前有研究表明,地球上可能存在著既能夠感染動物又能夠感染植物的病毒,這種病毒就是感染辣椒的輕斑駁病毒。與此相關的研究仍在進行,因此還無法對此下定結論。


經常用了


有沒有這樣一種病毒,它既能感染植物,還能感染動物?如果有,對人類有什麼危險?

病毒是一種介於生命體和非生命體之間的特殊物種,說它是生命或者不是生命,都不是太準確,因為它的生命激發狀態只有在侵入宿主細胞之後才會顯現出來,而在脫離宿主環境之後,其生物活性就會受到一定程度地抑制。而對於侵入的對象,病毒具有很強的特異性,一般情況下能夠感染植物的病毒,不能感染動物,而感染動物的病毒不能感染植物。

病毒的演化

病毒的存在歷史非常悠久,遠在地球形成生命的40億年前,就已經有了它們的身影。那個時期,地球逐漸成從聚合而成時的高溫狀態冷卻下來,原始海洋也已經形成,在宇宙射線、太陽輻射以及火山閃電等眾多因素的綜合作用下,逐漸形成了由有機大分子組合而成的單細胞生命形態,而與此同時,伴隨著單細胞生命體的誕生,病毒作為一種不具有細胞形態的特殊物種也登上了歷史舞臺。

病毒與具有細胞結構的生命體不同,它們不能利用自身的生理結構,來從自然界中主動地獲取和合成營養物質和能量,而是通過突破細胞的防禦,寄生在細胞內部,利用細胞中的物質和能量來推動自身遺傳物質的複製。當沒有可以寄生的宿主或者沒有適宜侵入的細胞時,病毒就會完全暴露在自然環境之中,各種生化指標都處於極度地被抑制狀態,不表現出任何的生物活性,需要通過特定的媒介物質,在自然環境中進行遷移,直到尋找到合適的入侵對象為止,通過媒介傳播的這個過程,是病毒耐受性高低的衡量標尺,如果在耐受期內沒有找到適宜的宿主,病毒就會逐漸衰亡。

具有細胞結構生命體,通過遺傳物質的傳遞、細胞的分裂、基因的突變,久而久之演化為多細胞結構,從而推動生命體從簡單到複雜、從低級到高級、從水生到陸生,逐漸演化為豐富多彩的生命世界。在幾十億年的進化過程中,病毒的結構始終沒有發生太大的改變,還是主要擁有一層蛋白質外殼,內部包裹著RNA或者DNA核酸物質。雖然病毒的結構沒有過多改變,但是其仍然具有一定的演化方向,主要體現在:

  • 隨著生命體結構和生理功能的日益複雜,病毒包膜中的蛋白質結構與生命體細胞的親和性也在不斷髮生改變,使之不會失去感染對象的能力。

  • 病毒能夠根據生命體演化的進程,對優勢物種始終保持定向的感染能力,這也取決於病毒包膜中的蛋白質與生物細胞融合性的不斷調整和發展。,在此基礎上形成了可以感染不同物種、通過不能侵入途徑感染宿主的不同病毒種類。

  • 病毒在自然環境中的耐受性發生改變,能夠根據自然環境條件的改變,選擇相應的不同傳播渠道,最大限度地提高自然耐受性,也增大了入侵新宿主個體的能力。

  • 病毒與宿主免疫系統的對抗,無論是植物還是動物,在病毒入侵之後,機體都會形成相應的抵抗機制,病毒在這種互相抵抗的過程中,不斷調整著入侵機制、效率以及複製方式,向著更加隱蔽、更加高校、對機體損傷閾值處於安全範圍之內等方面發展。

病毒的種類

目前世界上的病毒種類眾多,少說也有上百萬上千萬種,而我們能夠認知的還只有1萬種左右,主要原因在於病毒的體型非常微小,而且基本上只有在人類能夠發現的感染對象上以及能夠覺察到機體的特殊性變化之後,才能通過技術的手段加以檢測和分析。

對於病毒種類的劃分,科學家們仍然沿用著生物分類系統的方式,即目、科、屬、種等進行分類。然後在此基礎上,根據病毒的基因性狀、構造、複製方式以及蛋白質組成等,區分不同類型的病毒,然後將其歸屬到不同的分類系統中。相應的分類法則主要包括以下幾種形式:

  • 按照遺傳物質的不同,可分為DNA病毒、RNA病毒和朊病毒(蛋白質病毒)三大類。

  • 按照宿主的不同,可分為植物病毒、動物病毒和噬菌體(細菌病毒)三大類,其中噬菌體僅以細菌、真菌、放線菌等微生物為寄生對象。

  • 按照病毒結構的不同,可分為真病毒、類病毒、擬病毒和朊病毒。

  • 按照病毒毒性的不同,可分為溫和類病毒和烈性病毒兩大類,而溫和類病毒佔據了病毒界中的絕大多數部分種類,對宿主細胞的破壞力沒有烈性病毒那麼強烈。

  • 按照病毒入侵宿主器官的不同,可分為呼吸系統病毒、消化系統病毒、血液循環系統病毒、免疫系統病毒和神經系統病毒,這種分類方法僅限於感染動物的病毒。

病毒對機體入侵的方式

病毒之所以能夠入侵到宿主的體內,主要原因在於病毒包膜上的蛋白質結構,或者蛋白質外殼中的蛋白質結構,與宿主相應細胞表面的一種轉化酶之間的親和力有關係。如果病毒的蛋白質結構與細胞轉化酶之間的親和力較高,則病毒通過特定的渠道接觸到細胞之後,就會快速地發生蛋白結構重構,從而增強與這種轉化酶的結合力,二者從而會發生比較強烈的融合現象,繼而突破細胞外部結構的保護順利進入細胞內部。

一般能夠感染動物的病毒,可以通過飛沫、血液、體液等方式,直接進入到身體內部,與相應器官的細胞進行直接接觸,從而非常容易與細胞中的轉化酶進行結合,引發動物感染現象。

而植物細胞與動物細胞的結構不同,擁有細胞壁的構造,病毒一般情況下很難直接進入到細胞內部,因此植物病毒的感染方式通常是通過植物宿主的傷口侵入,比如葉片、樹幹或者根部,出現損失之後,部分細胞壁的結構受到破壞,從而使得一些植物病毒能夠突破細胞壁的封鎖,直到細胞內部。

由於病毒在自然環境中具有一定的耐受性,超過這個耐受期限,病毒就會死亡,因此植物病毒的傳播,也需要一定的傳播媒介來“推波助瀾”,主要的方式就是利用一些昆蟲、蟎蟲類動物以及部分真菌、具有附著性的植物種子等,被攜帶的病毒通過植物的損傷部位進入植物體內完成複製和繁衍。

總結一下

植物病毒和動物病毒,其病毒蛋白的組成結構不同,入侵方式也不同,與宿主細胞轉化酶結合的種類、途徑和親和力都有差異,因此決定了病毒對於入侵對象的選擇具有明顯的特異性,能夠感染動物的病毒對植物通常不具備感染能力,而能夠感染植物的病毒同樣也基本不會感染動物病毒。這裡說的基本,主要是指對於特定感染對象的植物來說,有一部分是通過昆蟲和蟎蟲類動物進行傳播的,這些病毒在這些傳播媒介的體內也有繁殖,只是沒有表現出特定的感染症狀而已,而關於這部分植物病毒,科學家們還正在深入研究其在動植物體內都能進行繁殖的機理。


分享到:


相關文章: