肺炎球菌感染

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TUhjnbcbe - 2022/8/13 1:30:00

病*不能自我生存,必须依附于活细胞。它们是一种个体微小、结构简单、只含一种核酸(DNA或者RNA),必须在活细胞内寄生,并以复制方式增殖的非细胞性存在。但是,这种对于病*的定义现在正在发生动摇。

据日本《日经新闻》报道,进入21世纪以来,研究人员相继发现了一些和传统病*具有明显差异、结构复杂的“巨型病*”。它们的体型不仅要比作为微生物的细菌大得多,而且还具备只有生物细胞里才有的细胞膜和多种遗传基因。

电子显微镜下的巨型病*Mimivirus图据《日经新闻》

从首次发现至今,科学家已经发现了多种巨型病*。这些颠覆常识的病*令人感到困惑,如果它们继续进化,最终可能会成为超出人类想象的生命体。这也在学术界引发了一场巨大争论:到底该不该把病*认同为生物?

首个“巨型病*”的发现改变生命历史

19世纪末,俄国植物生理学家伊万诺夫斯基在研究烟草花叶病时首次发现了病*,他因此被誉为“病*学之父”。但直到20世纪30年代,人们才通过电子显微镜观察到了病*的样子。从此以后,病*成为了“小”的代名词,但体型巨大的病*——“模拟细菌”的出现颠覆了惯常的认识。

年,英国爆发了流行性肺炎之后,研究人员在英医院的冷却塔水中发现了阿米巴原虫。研究人员还发现,这些阿米巴原虫体内出现了另外一些球状寄生性微生物,直径约纳米。他们当时以为发现了一种新细菌,于是将其命名为“布拉德福德球菌”。

但在年,研究人员用更清晰的电子显微镜对其进行解析之后才发现,这些球菌更像是病*,它们是正20面体。研究人员此后在国际学术期刊《病*》上发表了相关研究论文。由于这种病*的体型大到足以能够被误认为是细菌,所以研究人员又将其改名为“模拟细菌”。

普通病*的大小一般在10-纳米之间,体型较大的天花病*直径也才纳米左右。因为传统病*体型小,而且无法自主存活,所以从来不会被当作是细菌一样的生物。但是,“模拟细菌”的出现改变了生命历史,它让“非生物”的病*与生物的界线变得模糊起来。

有脂质膜包裹的DNA,有大量遗传信息

除了体型更大之外,研究人员还发现了一个令人震惊的现象——巨型病*里面有脂质膜包裹着的DNA,外面还有3层蛋白质外壳。在其表面甚至还生长着纤维。通常情况下,病*一般是通过蛋白质外壳包裹核酸。

日本神户大学细胞学教授中屋敷均在接受采访时表示:“模拟细菌的遗传基因数量甚至超过了一部分的细菌所拥有的数量。它的遗传信息量约为万碱基,比支原体的遗传信息量多2倍左右。”

电子显微镜下的“潘多拉病*”图据《日经新闻》

年,研究人员又发现了一种椭圆形的巨型病*“潘多拉病*”,其直径约为0纳米。年,研究人员发现了直径约为纳米的西伯利亚阔口罐病*(Pithovirussibericum)。其中,“潘多拉病*”的遗传信息量约为万碱基,已经超过了拥有细胞核的“真核生物”最小种类的遗传信息量。

目前,研究人员尚不清楚遗传信息量的多少跟什么能力有关系,但有一些生物与其有着密切的依赖关系。病*不能够独立地自我增殖,这是它们和生物最根本的区别。生物体内有20种遗传基因能够具有增殖的功能,奇怪的是,研究人员发现了一些巨型病*同时具有这20种遗传基因,但是却依然无法自我增殖。

离成为新生物只差一步

一些巨型病*甚至还具有“免疫”的功能。它们吸收外敌的一部分DNA,如果再次寄生的话,就能够彻底切断外敌DNA生成机制。这跟细菌和原始细菌的免疫功能几乎一模一样。

东京理科大学分子生物学教授武村*春表示:“如果巨型病*再具有能够合成蛋白质的遗传基因的话,它们也许能进化成新的生物。”而对于巨型病*是如何产生的,武村教授表示,许多观点认为,它们从已经被感染的生物身上不断夺取遗传基因,从而不断变大。

武村教授发现的巨型病*里有一种“美杜莎病*”,这种病*能够制作可以折叠复杂DNA的蛋白质。作为真核生物的人类也具有同样的机制,所以有观点认为病*可能比人类等真核生物先具备这种机制。

据了解,从首个巨型病*“模拟细菌”被发现到现在,研究人员已经发现了多种巨型病*。这些发现在学术界引发了一场巨大的争论——“到底该不该把病*认同为生物?”支持的一派认为“病*种类庞大、且复杂”,反对的观点则认为,“它们没办法通过自身力量增殖,不能够发生维持生命的化学反应”。

对此,中屋敷均教授认为:“病*也有子子孙孙,它们也在不断进化。虽然它们不具备生物才有的细胞,但我们还是应该把它们叫做‘生物’。”

生物同非生物的界线是否需要重新定义?巨型病*的相继发现正在迫使学界对这个问题作出再判断。

红星新闻记者王雅林罗天

编辑张寻

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