http://www.tangsbookclub.com/2014/01/23/sense%E9%9A%A8%E7%AD%86140123%E7%97%85%E6%AF%92%E6%98%AF%E7%94%9A%E9%BA%BC/

SENSE隨筆140123

病毒是甚麼

執筆者:蟬

 

〈細菌〉

17世紀中,荷蘭鏡片技師 van Luuewenhoek 成功地以放大鏡觀察到 微生物microbes,確認其存在。 更有科學意義的發現卻要到百多年後,由著名的法國微生物學家 巴斯德Louis Pasteur完成。

巴氏不相信「Spontaneous Generation自然發生說」,該學說認為生命體是由無機物質變化出來的。相反,他認為生物只能由生物繁殖產生,即所謂的「Biogensis生源說」。***

 

巴氏將 “高湯broth” (註:即香港日常用語 “湯底”) 注入一個鵝頸形的玻璃瓶,用只有極細孔的過濾器封住瓶口,然後將瓶內的高湯煮沸。 經過冷卻期,發現實驗中的高湯並未像日常曝露在空氣中的高湯般發霉。 巴氏解釋高湯沒有發霉,因為高溫將瓶內的病菌消滅,而外面的〝病菌germs〞則因過濾器阻隔未能內進。

他進一步解釋 「發酵fermentation」現象是由微生物引致***,而非物體自然發生的。

細菌的結構和動物的細胞相似,它們大部分擁有細胞壁,而細胞質內也有一條彈簧狀的DNA分子鍊。它們大部分是獨立生存free living的***:即不倚靠其他生物,可單靠內在的機制去生產所需的蛋白質、進行新陳代謝和分裂。

 

〈過濾性病毒〉

經過幾許努力,學界已將很多疾病的致病細菌分離出來,但仍然無法找到另外某些疾病,如感冒和天花,的相關病原體。 這些病菌能夠通過過濾器,當時認為是體積更細小的細菌,稱之為「過濾性病原體filterable agents」

19世紀末專家大都認為「過濾性病原體」是細菌生產的毒素。 直至1898年荷蘭微生物學家Martinus Beijerinck研究「煙草馬賽克病Tobacco mosaic disease」的時候,發現煙草上有一種微生物會隨著疾病傳播,並且似乎會自我分裂,故認定病原體是一種微生物,並稱之為「病毒virus」。

 

1939年發明電子顯微鏡,人類終於可以用肉眼觀察病毒的結構,其結果相當出乎意料。

與細菌相當不同,病毒是 “粒子” 而不是細胞****,它有一層蛋白質的表皮保護著基因物質。 如著名免疫學家Peter Medawar的戲言,病毒是 “一個以蛋白質包裹的壞消息”。 病毒形狀繁多,各有特色,它們的體積一般只有細菌的數百份之一,直徑只有20至30nm納米。

病毒中的遺傳物質與普通生物不同,一般病毒只帶有DNA(去氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸),而不會同時兩者兼備。****

 

在一般生物的繁殖過程中,如果DNA是工程藍圖,RNA便是按照藍圖製作的模具,這個模具製作過程稱為「訊息轉錄transcribe」。 經過 一番校對和某些 酵素的協助,將合適的材料注入模具內,產出的成品即蛋白質。 這個以RNA製作蛋白質的過程稱為「轉譯translate」。

然則病毒只擁有RNA或DNA兩者之一者, 豈非無法自行複製? 作為遺存物質,這麼構造究竟有何 “演化價值”呢?

 

〈高明的手段〉

病毒並不是生物,是不能獨立繁殖(分裂)的,*** 它缺少繁殖所需的細胞器organelle。

一般生物(包括細菌)的細胞,都擁有自己的細胞器作為繁殖和產生能量之用。而所謂的「病毒感染virus infection」,可比喻為病毒將細胞“騎劫”,佔用其細胞器以施行自身複製。*** 被感染的細胞一般都會“死亡”。

 

(A)只帶DNA的病毒騎劫成功後,會將自己的DNA植入受感染細胞中,偽裝為寄主DNA的一部分。 過程中病毒需要製造一些酵素去完成作業,所以自身DNA需要承載較多資訊。 情形就好像使用影印機複製文件時,暗中將一些外來文件插進原稿裡,並藉此大量印製帶有加插部份的文件一樣。 這個過程稱為「溶原化循環Lysogenic cycle」。

病毒被複製後離開寄主的細胞去感染其他細胞,這個過程稱為「裂解週期Lytic Cycle」。

 

(B) 只帶RNA的病毒不同的是它可以免除安插部份,直接令寄主按病毒自身的RNA進行蛋白質生產。 這類RNA病毒不需另外製造酵素去促成感染過程,所以自身DNA不需要承載那麽多資訊,故其構造更加簡單。。

 

今日依然令人聞風喪膽的HIV病毒(ie愛滋病毒AIDS),則是一種稱為「Retrovirus逆轉錄病毒」的RNA病毒。 它的感染過程更複雜:病毒感染寄主後,先將RNA逆向轉錄成DNA,這個被逆轉錄的DNA稱為「Provirus原病毒」。 寄主會誤將原病毒當成自身染色體一部份並將其複製。 有趣的地方是逆轉錄病毒會將病毒儲存在受感染的細胞內,與寄主共存直至病毒排放機制被觸發為止。

此種潛伏的手段可以令病毒有效避開寄主的免疫機制,使其難以察覺。****

 

「逆轉錄病毒機制」是今日各大藥廠研製藥物的重大發展路徑之一途。

 

 

參考:

《Viruses: A Very Short Introduction》(2011) Dorothy H. Crawford

作者為愛丁堡大學病毒學教授