我们知道,病毒没有细胞结构,是最简单、最小的生命形式。专性寄生性,使病毒必须借助于其他生物的活细胞,才可以完成增殖,因此,病毒有了生命和非生命两种截然不同的状态。对于病毒,我们有太多的疑问,何谓病毒?病毒究竟从哪里来?病毒到底有多大?病毒到底长什么样子?等诸如此类的疑问。
现在,就让我们一起去探究病毒世界的奥秘吧。
我们不禁会问,病毒从何而来?科学家们一直在苦苦地探索着这个问题。但这是个极其困难的工作,因为根本就没有病毒化石,用来做证据,这就迫使科学家们去另辟途径,最有代表性的做法,是从病毒与细胞的相互关系方面,寻找蛛丝马迹。
1.病毒与细胞的关系
一般说来,病毒入侵细胞,并进行活动,有这样几种情况:
一是杀死细胞,来换取病毒自身的增殖,其中最著名的例子是嗜菌体。
二是感染细胞后,不杀死细胞而增殖。
三是感染后,不增殖,即处于一种隐匿状态。
后两种情况是最具代表性
的,是多瘤病毒,这类病毒对小鼠细胞感染后,不杀死细胞,而增殖,对大鼠细胞,则为隐匿状态。
从这里,科学家得知:不同的病毒,在不同细胞中的行为有很大的差异,也就是说,病毒与细胞的关系,远比我们想象的要复杂得多。进入20世纪90年代后,随着对病毒与细胞相互作用的分子模型的分析和病毒核酸的分子生物学研究,以及病毒基因克隆技术的发展,引发了人们对病毒的探讨和研究,形成了各种不同的假设,其中三种最有代表性。
2.三种假设
第一种假设:病毒是地球上生物在进化过程中,逐渐形成的最为原始的生命物质,它产生于化学进化之后,因此它既有化学大分子属性,又具有生物的部分特征。该学说暗示,病毒是从无生命到有生命的过渡型物质,其位置处于化学大分子和原始细胞之间。这个假说,是根据生命起源学说和分子进化理论,所提出来的,但这种假设,在进化上没有任何证据支持它。
第二种假说:病毒,是高级微生物在进化中退化的生命物质,这些高级的微生物在基因重组和繁衍后代过程中,可能会丢失部分基因,这部分基因丧失了独立的自我繁殖能力,只能在重新进入微生物细胞中,找到相应的位置,才能具有活力,久而久之,使他们退化为病毒。这种生命形式,让我们立即想到了立克次体和衣原体,它们比细菌小,且更原始,它们只是专性细胞内,寄生的中间形式。其过程为:细菌→类似立克次体类的生物→类似衣原体类的生物→病毒。按照这种假说,在细胞内,应该还有寄生的小型细胞生物,可是我们无法找到这类生物,并且在立克次体和衣原体中,未发现这样的病毒。
第三种假设:正常细胞的核酸,由于某种偶然因素,从细胞核内脱离出来,并跑到了细胞外,这些“流浪”的核酸逐渐演变为病毒。由于1999年在古细菌中,发现了所谓反转子的遗传单位,这为病毒在基因水平上的起源及进化,提供了新的证据。反转子是仅含一个基因核酸分子,并且能自我复制,具有重要的基因捕获功能。其基因宿主细胞等位基因高度同源,且在密码子的使用频率上,也有高度的相似性。经过考证,初步估计“反转子”在4亿年前,就存在了。在古细菌进化的过程中,反转子从细菌基因中,捕获基因,扩大自身的遗传信息量,并增加生物学功能,最原始的感染性病毒颗粒由此产生,原始病毒采取不同的复制策略,因此产生了不同病毒的进化。据这种理论推测:地球上最早出现的病毒,可能是经RNA为基因组的逆转录病毒,接着再发展成以DNA为基因组的逆转录病毒,最后才出现DNA病毒,而RNA病毒的演化途径则很可能另辟蹊径。
总而言之,病毒起源是比较复杂和多元化的,不同病毒,他们有着不同的起源,至少在DNA病毒和RNA病毒之间是如此,随着研究的深入,相信人们会获得更多进展。有一点,目前是基本达成共识的,那就是:病毒是一个可遗传单元,在相应的条件下,进行细胞之间的定位传递。