有没有这样一种病毒,它既能感染植物,还能感染动物?如果有,对人类有什么危险?

珑荃堂


没有能通吃动植物的病毒,现在没有,未来也不会有。

除非出现动植物合体的生命形式,比如科幻电影湮灭中那种真植物人,才需要担心植物病毒。

图示:科幻电影湮灭中出现了人和植物的杂交体,对于这种杂交体来说,植物病毒倒是能入侵真植物人了呢


因为病毒不是活的生命体,它没有自己的新陈代谢系统,必须依赖细胞来给它提供能量、物质和翻译蛋白质的小机器。这就意味着病毒必须要找到进入细胞的办法,病毒进入细胞靠的不是蛮力而是欺骗,欺骗不同的细胞需要不同的方法,植物细胞和动物细胞差异极大,能欺骗植物细胞的方法不能用来欺骗动物细胞,反之也然。

图示:EB病毒的循环,它入侵上皮细胞,通过上皮细胞转移到B细胞中,在B细胞中繁殖,形成新的子代病毒,通过上皮细胞逃出身体,寻找下一个受害者。


由于病毒和细胞的战争已经持续了数十亿年之久,两者都在不断进化变异,一方提高防御级别,另一方提高欺骗水准,当双方的关系是如此紧密的时候,病毒和宿主之间的关系就变得越来越具有特异性,以至于连跨物种传播都变得困难,更不用说跨越动植物的界限了。地球生命世界的物种十分丰富,因此地球上的病毒种类也同样丰富,并非少数的病毒感染所有物种,而是演化出多种多样的病毒感染各个物种。

图示:干扰素帮助动物对抗RNA病毒,当小鼠缺失干扰素基因时,对疱疹病毒,脑膜炎病毒等多种病毒的感染失去抵抗能力


那么,地球上到底有多少种不同的病毒呢?

图示:病毒有各种分类方法,按形状分类,按核酸分类以及按感染的种属分类,比如感染细菌的和感染真核生物的,感染动物的和感染植物的等等。


1990年,病毒学家斯蒂芬·莫尔斯(Stephen Morse)最先尝试回答这个问题的一部分,不考虑所有病毒,只考虑在脊椎动物中传播的病毒种类,他给出了一个估计值,这个估计值的依据是根据一些粗略的研究发现,平均每种脊椎动物至少有20种专属病毒。又根据另一些估计猜测地球上大约有5万种脊椎动物,于是得到结论感染脊椎动物的病毒大约有一百万种之多。当然,这样的估值能在数量级上精确就很了不起了,不能期望它精确到个位数,更何况病毒种类也在发生,因为进化是不会停滞的,每分每秒都在进行。


就在你看这段文字的时候,在世界不知名的某个动物中就变异出了一种新的病毒,而一种老病毒则已经穷途末路走到了尽头,呆在最后一个宿主身上,再也找不到新的可供感染的宿主,当宿主灭绝的时候,它也只有心不甘情不愿的陪葬了。


啥,病毒也会灭绝?当然会,远的不说,天花不就被灭绝了吗?

图示:1979年10月25日,世卫组织宣告人类正式灭绝天花,从此这一天就是天花灭绝日,据估计天花杀死的人最多。


人类能灭绝的天花的关键就在于,天花只感染人,所以只要在某个瞬间达到地球上所有人身上都没了天花病毒,那么天花就灭绝了,人类通过协调政治和经济力量以科学为后盾,完成了这件丰功伟业。

影响人类健康的病毒:两百多种

实际上,脊椎动物这个概念都太大了,要影响到人类,这种病毒最好呆在哺乳动物圈子里,那么它影响人类健康的概率就高得多,当然也有显著的例外,比如禽流感,它在鸟类和哺乳动物间都能传播,而且改写过人类的历史,1918年的流感大流行,杀死几千万人,其中以年轻人为主,把二次世界大战推迟了20年,20年刚好是一代人。但影响人类健康和历史最深远的几十种病毒中,绝大多数病毒都源于哺乳动物甚至是灵长类动物。


2012年的时候,已知有219种病毒能够感染人类。现在新冠爆发,新冠是种新病毒,所以我们可以很有把握的说,至少有220种病毒能够感染人类,但这当然是个笑话。因为,平均每年大约会发现3~4种感染人类的新病毒,所以现在大约有250种感染人类的病毒。


这其中又有超过三分之二的人类病毒也可以感染非人类的宿主,但主要是感染哺乳动物,有时候也能感染禽鸟。 许多只感染人类的特有病毒,经过病毒学家们的研究,发现它们也都起源于哺乳动物或禽类。 事实上,许多哺乳动物病毒有潜力跨越物种屏障进入人体,但能引起大规模疫情的病毒并不多,病毒学家正在研究其中的规律,看未来是否能做到及时预测预警某种病毒的潜在危险性,未来监控病毒危险性,就像现在我们监控小行星危险性一样,相比起更具科幻色彩的行星撞地球毁灭人类,病毒肆虐造成间接毁灭人类的可能性可能更高一些,如果有世界末日的话,病毒末日的出现概率是最高的。



裸猿的故事


△从深深的海底世界,到人类的身体内部,从遥远的南极,到家里的门把手,病毒无处不在。如今我们知道,地球上存在的病毒数量巨大,而生命体的基因多样性,很大一部分就蕴藏在病毒之中,甚至人类的基因组的一部分就来自感染了我们远古祖先的上千种病毒,当然我们对病毒的了解还非常少,更多的谜底有待我们揭开。

病毒是这个世界上是比较奇怪的生物,它本身没有完整的细胞结构,只有核酸和蛋白质外壳,需要进入宿主的细胞内才能生长繁殖,但在自然界中它可以感染植物、动物甚至细菌。为什么会说它奇怪呢?因为它与一些生物可以共存,但又可以跨界感染其他生物造成发病,导致死亡。

病毒专家通过长年的研究发现,病毒感染存在专一性。所谓的专一性就是动物病毒只能感染动物,植物病毒只能感染植物,所以植物不会成为冠状病毒的中间宿主。更加准确地硕,冠状病毒其实只能对脊椎动物下手,而所有的无脊椎动物根本不用担心被它感染。植物病毒无法感染动物的例子有很多,比如我们所熟知的烟草花叶病毒,这种病毒常见于烟草、番茄等茄科类植物身上,但科学家从未在动物以及人体身上发现过这种病毒。那么问题来了,病毒的专一性是如何形成的呢?

这与动植物细胞的结构差异有关。学过中学生物的朋友就知道,植物细胞和动物细胞之间存在多种差异,例如植物细胞具有细胞壁,而动物细胞没有;植物细胞具有叶绿体,而动物细胞没有等等。植物病毒之所以能够针对植物下手,是因为它们能够在发现细胞壁的漏洞时钻进细胞内,完成入侵。同时植物细胞之间还存在着一种名为“孢间连丝”的结构,这种结构对于已经入侵到细胞内的病毒来说简直是快车道,只要有一个植物细胞被病毒感染,通过孢间连丝的细胞都有被感染的可能性。

而动物病毒之所以能够专门对付动物细胞,是因为病毒的蛋白质外壳上存在和动物细胞表面相对应的特定受体,一旦受体成功结合之后,动物病毒就能够将自己的遗传物质送进寄主细胞,从而开始一系列的繁殖和复制。然而之前有研究表明,地球上可能存在着既能够感染动物又能够感染植物的病毒,这种病毒就是感染辣椒的轻斑驳病毒。与此相关的研究仍在进行,因此还无法对此下定结论。


经常用了


有没有这样一种病毒,它既能感染植物,还能感染动物?如果有,对人类有什么危险?

病毒是一种介于生命体和非生命体之间的特殊物种,说它是生命或者不是生命,都不是太准确,因为它的生命激发状态只有在侵入宿主细胞之后才会显现出来,而在脱离宿主环境之后,其生物活性就会受到一定程度地抑制。而对于侵入的对象,病毒具有很强的特异性,一般情况下能够感染植物的病毒,不能感染动物,而感染动物的病毒不能感染植物。

病毒的演化

病毒的存在历史非常悠久,远在地球形成生命的40亿年前,就已经有了它们的身影。那个时期,地球逐渐成从聚合而成时的高温状态冷却下来,原始海洋也已经形成,在宇宙射线、太阳辐射以及火山闪电等众多因素的综合作用下,逐渐形成了由有机大分子组合而成的单细胞生命形态,而与此同时,伴随着单细胞生命体的诞生,病毒作为一种不具有细胞形态的特殊物种也登上了历史舞台。

病毒与具有细胞结构的生命体不同,它们不能利用自身的生理结构,来从自然界中主动地获取和合成营养物质和能量,而是通过突破细胞的防御,寄生在细胞内部,利用细胞中的物质和能量来推动自身遗传物质的复制。当没有可以寄生的宿主或者没有适宜侵入的细胞时,病毒就会完全暴露在自然环境之中,各种生化指标都处于极度地被抑制状态,不表现出任何的生物活性,需要通过特定的媒介物质,在自然环境中进行迁移,直到寻找到合适的入侵对象为止,通过媒介传播的这个过程,是病毒耐受性高低的衡量标尺,如果在耐受期内没有找到适宜的宿主,病毒就会逐渐衰亡。

具有细胞结构生命体,通过遗传物质的传递、细胞的分裂、基因的突变,久而久之演化为多细胞结构,从而推动生命体从简单到复杂、从低级到高级、从水生到陆生,逐渐演化为丰富多彩的生命世界。在几十亿年的进化过程中,病毒的结构始终没有发生太大的改变,还是主要拥有一层蛋白质外壳,内部包裹着RNA或者DNA核酸物质。虽然病毒的结构没有过多改变,但是其仍然具有一定的演化方向,主要体现在:

  • 随着生命体结构和生理功能的日益复杂,病毒包膜中的蛋白质结构与生命体细胞的亲和性也在不断发生改变,使之不会失去感染对象的能力。

  • 病毒能够根据生命体演化的进程,对优势物种始终保持定向的感染能力,这也取决于病毒包膜中的蛋白质与生物细胞融合性的不断调整和发展。,在此基础上形成了可以感染不同物种、通过不能侵入途径感染宿主的不同病毒种类。

  • 病毒在自然环境中的耐受性发生改变,能够根据自然环境条件的改变,选择相应的不同传播渠道,最大限度地提高自然耐受性,也增大了入侵新宿主个体的能力。

  • 病毒与宿主免疫系统的对抗,无论是植物还是动物,在病毒入侵之后,机体都会形成相应的抵抗机制,病毒在这种互相抵抗的过程中,不断调整着入侵机制、效率以及复制方式,向着更加隐蔽、更加高校、对机体损伤阈值处于安全范围之内等方面发展。

病毒的种类

目前世界上的病毒种类众多,少说也有上百万上千万种,而我们能够认知的还只有1万种左右,主要原因在于病毒的体型非常微小,而且基本上只有在人类能够发现的感染对象上以及能够觉察到机体的特殊性变化之后,才能通过技术的手段加以检测和分析。

对于病毒种类的划分,科学家们仍然沿用着生物分类系统的方式,即目、科、属、种等进行分类。然后在此基础上,根据病毒的基因性状、构造、复制方式以及蛋白质组成等,区分不同类型的病毒,然后将其归属到不同的分类系统中。相应的分类法则主要包括以下几种形式:

  • 按照遗传物质的不同,可分为DNA病毒、RNA病毒和朊病毒(蛋白质病毒)三大类。

  • 按照宿主的不同,可分为植物病毒、动物病毒和噬菌体(细菌病毒)三大类,其中噬菌体仅以细菌、真菌、放线菌等微生物为寄生对象。

  • 按照病毒结构的不同,可分为真病毒、类病毒、拟病毒和朊病毒。

  • 按照病毒毒性的不同,可分为温和类病毒和烈性病毒两大类,而温和类病毒占据了病毒界中的绝大多数部分种类,对宿主细胞的破坏力没有烈性病毒那么强烈。

  • 按照病毒入侵宿主器官的不同,可分为呼吸系统病毒、消化系统病毒、血液循环系统病毒、免疫系统病毒和神经系统病毒,这种分类方法仅限于感染动物的病毒。

病毒对机体入侵的方式

病毒之所以能够入侵到宿主的体内,主要原因在于病毒包膜上的蛋白质结构,或者蛋白质外壳中的蛋白质结构,与宿主相应细胞表面的一种转化酶之间的亲和力有关系。如果病毒的蛋白质结构与细胞转化酶之间的亲和力较高,则病毒通过特定的渠道接触到细胞之后,就会快速地发生蛋白结构重构,从而增强与这种转化酶的结合力,二者从而会发生比较强烈的融合现象,继而突破细胞外部结构的保护顺利进入细胞内部。

一般能够感染动物的病毒,可以通过飞沫、血液、体液等方式,直接进入到身体内部,与相应器官的细胞进行直接接触,从而非常容易与细胞中的转化酶进行结合,引发动物感染现象。

而植物细胞与动物细胞的结构不同,拥有细胞壁的构造,病毒一般情况下很难直接进入到细胞内部,因此植物病毒的感染方式通常是通过植物宿主的伤口侵入,比如叶片、树干或者根部,出现损失之后,部分细胞壁的结构受到破坏,从而使得一些植物病毒能够突破细胞壁的封锁,直到细胞内部。

由于病毒在自然环境中具有一定的耐受性,超过这个耐受期限,病毒就会死亡,因此植物病毒的传播,也需要一定的传播媒介来“推波助澜”,主要的方式就是利用一些昆虫、螨虫类动物以及部分真菌、具有附着性的植物种子等,被携带的病毒通过植物的损伤部位进入植物体内完成复制和繁衍。

总结一下

植物病毒和动物病毒,其病毒蛋白的组成结构不同,入侵方式也不同,与宿主细胞转化酶结合的种类、途径和亲和力都有差异,因此决定了病毒对于入侵对象的选择具有明显的特异性,能够感染动物的病毒对植物通常不具备感染能力,而能够感染植物的病毒同样也基本不会感染动物病毒。这里说的基本,主要是指对于特定感染对象的植物来说,有一部分是通过昆虫和螨虫类动物进行传播的,这些病毒在这些传播媒介的体内也有繁殖,只是没有表现出特定的感染症状而已,而关于这部分植物病毒,科学家们还正在深入研究其在动植物体内都能进行繁殖的机理。


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