病毒把人類搞死了,自己也死了,它的目的是什么?病毒與人類進化
今天,我們來講一講病毒在人類進化史上的作用,病毒自身沒有新陳代謝的功能,也沒有細胞,連細菌都不是!新陳代謝是生物最基本的一個功能,而生物最小的單位就是細胞,所以,病毒并不是生物,而是介于生物與非生物之間的一個特殊的生物體。恰恰是這個特殊的生物體,為人類解開了生命起源的奧秘。
天花病毒
第一:病毒與密碼編譯
人類來到這個世界不過只有三四百萬年的時間,發(fā)明文字不過是近五六千年的事情,我們是怎么知道地球的歷史和生物的歷史的呢?主要是通過化石!但是,面對細菌、病毒的進化史,我們又遇到難題了,細菌、病毒的結(jié)構(gòu)非常小,很難在化石上留下痕跡。細菌是地球上最初的生命形式,不知道細菌的演化史,也就無法解開生命起源的奧秘。幸好,隨著現(xiàn)代生物學的發(fā)展,人類有了新的工具,那就是分子生物學。
地球上最早的生物是細菌,出現(xiàn)在37億年前,直到現(xiàn)在,細菌仍然是地球上最普遍的生命形式。
前寒武紀,藍藻的化石痕跡,藍藻是一種細菌
生物最小的單位是細胞,細胞又可分為原核細胞和真核細胞,地球上是先有原核細胞,后有真核細胞,原核細胞沒有細胞核,結(jié)構(gòu)比較簡單,真核生物有細胞核,結(jié)構(gòu)比較復雜,細菌是原核生物,人類、老虎、獅子這樣的多細胞動物則是真核生物。細胞有一層薄膜,稱之為“細胞膜”,細胞膜把生命包裹在一個相對封閉的、穩(wěn)定的環(huán)境中,但又與外界保持著一定的能量和物質(zhì)的交流,擁有細胞的細菌的形成無疑是生物進化史上最重要的一個跨越。
真核細胞和原核細胞的區(qū)別和內(nèi)部結(jié)構(gòu)
在細菌出現(xiàn)之前,實際上還有一種更簡單的生命體,那就是“RNA世界”和“DNA世界”。如果我們把細菌比作一臺機器,這臺機器實際上已經(jīng)很復雜了,人類的科技發(fā)展到今天,能夠制造宇宙飛船、汽車、甚至是人工智能(AI),但是卻無法制造一個細菌,即組裝一個活的生命體,這足以證明生物的復雜性。我們其實并沒有制造生物的能力,人類現(xiàn)在養(yǎng)殖的牲畜、家禽,種植的農(nóng)作物,并不是人類制造的,而是人類馴化的。
制造生物的難度有多大?這就相當于我們把汽車的零部件裝進一個盒子里,不斷的搖晃,經(jīng)過無數(shù)次的試驗,最后搖晃出了一臺迷你汽車,并且這臺迷你汽車能夠自行運轉(zhuǎn),而且還能夠自我復制,通過不斷的復制,不斷的改進,出現(xiàn)了卡車、轎車、吉普車等等各種類型的大汽車。生物形成的難度如此之大,是不是證明地球上的生物是被更高級的生物設(shè)計出來的呢?其實并不是!如果真是這樣的話,那么,我們會陷入一個無限循環(huán)的悖論,更高級的生物是哪個生物制造的呢?因此,我們還是要回到進化論!
RNA的結(jié)構(gòu)
在一個盒子里,搖晃零部件,形成一臺汽車,難度雖然很大很大,但是,地球上畢竟有這些零部件,這就是說把生物形成的“零部件”聚集在一起的條件是存在的。細胞是由分子組成的,分子是由原子組成的,地球的環(huán)境有利于有機分子形成大分子,不斷組合。我們在中學學化學的時候,往往會看到很多有序的化學反應,其實呢,生物進化的前身就是化學反應,即化學進化,化學反應也能夠出現(xiàn)復制機制,只不過,這種復制機制不是很精確,在自然條件下,還有可能失控。化學反應如果有精確的指令,那就好了,于是“RNA世界”就誕生了。
RNA是核糖核酸,DNA是脫氧核糖核酸,核糖核酸和脫氧核糖核酸統(tǒng)稱為核酸,是一種大分子結(jié)構(gòu),最初的生命世界,就是“RNA世界”和“DNA世界”。生物學家一般認為RNA的產(chǎn)生先于DNA,DNA是RNA的近親。
DNA在細胞內(nèi)部的位置
RNA能編譯遺傳信息,也可以參與新陳代謝活動,因為核糖核酸是單鏈結(jié)構(gòu),可以實現(xiàn)折疊。最早實現(xiàn)自我繁殖能力的其實是就是RNA,并且這種繁殖是有精確指令的,“RNA世界”誕生的同時,地球上還進化出了一些沒有精確復制能力的細胞,這些細胞的結(jié)構(gòu)比今天的細胞的結(jié)構(gòu)要簡單得多,它們在復制的過程中總是出錯,但是,它們擅長新陳代謝,直到有一天,這兩個生物體實現(xiàn)了共生,RNA寄生到了細胞之中,利用細胞的新陳代謝能力實現(xiàn)繁殖,而細胞得到的好處就是讓新陳代謝有了指令,能夠更加精確地復制自身,這兩個生物達成妥協(xié)之后,新的細胞就產(chǎn)生了。因此,今天的一些細胞的最基本的一些功能,都是在漫長的時間里逐步完善的。
第二:病毒是如何影響人類進化的?
RNA寄生到了細胞之中,利用細胞的新陳代謝能力實現(xiàn)繁殖,打個不恰當?shù)谋扔鳎?8億年前,一個簡單的生物體吞并了另外一個簡單的生物體,然后,兩者組成了一個新的生物體。
一個簡單的生命體吞并了另外一個簡單的生命體,有什么證據(jù)呢?在現(xiàn)在的地球上,仍然存在著一些RNA病毒,它們進入細胞的方式,似乎一直延續(xù)著38億年前的傳統(tǒng)。
RNA病毒是沒有DNA的,有DNA的病毒稱之為“DNA病毒”。我們所熟知的麻疹病毒、埃博拉病毒、流感病毒都是RNA病毒;天花病毒、噬菌體則是DNA病毒。相對來說,RNA的變異能力強,DNA的變異能力要弱一些,因為DNA的修復機制更完善,而且RNA還是單鏈結(jié)構(gòu)。
RNA的單鏈結(jié)構(gòu)
病毒就是進入細菌和多細胞生物的細胞之中,利用細胞的新陳代謝能力來實現(xiàn)繁殖的,病毒可以看作是碎片化的RNA和DNA,這些碎片化的核糖核酸和脫氧核糖核酸,不僅僅包括病毒,還包括質(zhì)粒(一種環(huán)狀的DNA)、復制子(染色體)和抗生素等等。因此,位于生物與非生物之間的物體,不僅有病毒,還有抗生素、質(zhì)粒和復制子等等。
病毒和細菌可以在任何時候利用這些碎片化的遺傳信息,換句話說,它們可以進入地球的基因庫,而像我們?nèi)祟愡@樣的多細胞動物,是無法進入這個基因庫的,除非運用轉(zhuǎn)基因技術(shù)。世界上所有的人類都共享人類這個基因庫,人類與黑猩猩則共享靈長類動物基因庫。跨物種的遺傳信息,是無法發(fā)生交流的,這就是說多細胞動物的遺傳靈活性大大降低了,而病毒和細菌依然保持遺傳的多樣性與靈活性,這也是它們的一個巨大優(yōu)勢,因此,細菌仍然是地球上的“霸主”。
病毒可以進入地球的基因庫,那么,同樣也可以進入人類的基因庫,也就是說它可以在不同物種之間傳遞基因,這不是“轉(zhuǎn)基因技術(shù)”,而是一種轉(zhuǎn)基因技術(shù)的自然手段,在生物進化史上扮演著重要的角色。多細胞動物的基因交流,是垂直交流,病毒、細菌的基因交流是水平交流,這就是細菌會對抗生素產(chǎn)生耐藥性的原因,不同種類的細菌之間的遺傳信息是共享的,一個細菌對抗生素產(chǎn)生的耐藥性基因,可能會在這個細菌的遠親中間發(fā)生轉(zhuǎn)移,于是,很多種類的細菌都產(chǎn)生了耐藥性,因此,人類要不斷研發(fā)新的抗生素才是戰(zhàn)勝細菌。人類使用藥物滅鼠,老鼠雖然也會產(chǎn)生耐藥性,但是,這個過程是非常緩慢的,以前能夠消滅老鼠的藥物,現(xiàn)在也可以消滅老鼠,從這個意義上來講,人類破壞自然環(huán)境,更容易導致多細胞動物和植物的滅絕,而且在短期內(nèi)是不會產(chǎn)生新物種的,但是,人類卻很難滅絕一種細菌和病毒,細菌和病毒總是不斷出現(xiàn)新變化。
一個細菌的基本結(jié)構(gòu)
細菌和病毒可以進行水平式的基因轉(zhuǎn)移,那么,它們會不會悄悄改變?nèi)祟惖幕蚰兀坑绊懭祟惖倪M化呢?答案是有可能的。科學家認為人類有8%的DNA可能來源于病毒,為什么這些病毒會進入人類的基因庫呢?我們都知道人類感染病毒之后,病毒在人體內(nèi)會有一個潛伏期,有的病毒潛伏時間長了,甚至都不知道自己來干嘛來了,從不危害人體,久而久之,我們?nèi)梭w把它當作是自己的一份子了。至于這些基因,在人類進化史上扮演了什么角色,還有待于進一步的研究。
第三:病毒、人類行為與歷史
從微觀層面來分析病毒在人類進化史中的作用,恐怕非常的難,但是呢,我們從宏觀的視角來觀察的話,會發(fā)現(xiàn)病毒真的改變了人類的生活。
新航路開辟之后,感染了天花病毒的印第安人
我們在日常生活中會發(fā)現(xiàn)一個奇怪的現(xiàn)象,人類會咳嗽、會打噴嚏,咳嗽和打噴嚏其實就是病毒誘導我們這么干的,人類患了普通的感冒、流行性感冒,都會咳嗽、會打噴嚏,這是病毒在利用人類的飛沫進行繁殖,誘使自己的宿主作出符合它們利益的動作,而這些動作我們?nèi)祟愖约菏菬o法控制的,感冒了,如果故意抑制自己不咳嗽,那么,嗓子會感覺非常難受,咳出來才會感到舒服,打噴嚏更是如此,常常在不經(jīng)意之間就打了一個噴嚏。人類感染了水痘病毒,皮膚還會癢,我們會不由自主地抓癢,抓癢的過程,就是水痘病毒進一步傳播的過程,人類在近代以前是不知道病毒這種微生物的,感染了水痘病毒之后,皮膚會癢,為了緩解疼痛,還會叫別人給自己抓癢,這就有利于病毒傳播到另外一個人的身上,這都是病毒為了自身的繁殖,而誘導人類做出一些符合它的利益的動作。人類感染了霍亂病毒,會腹瀉,腹瀉就是有利于病毒通過糞便和水源進行傳播。因此,我們的身體其實不僅屬于自己,還屬于身上的微生物。我們不要誤認為,我們可以控制我們自己的某些行為,例如咳嗽、打噴嚏、腹瀉就是我們所不能控制的,我們身體上的微生物的數(shù)量超過了我們?nèi)梭w細胞的數(shù)量。
20世紀初西班牙流感發(fā)生期間,在美國,沒戴口罩,不準上公交車
?具有較長潛伏期的病毒,其實更聰明,它能夠在潛伏期內(nèi)不知不覺地進行傳播,所以,病毒為了自身的繁殖,想出來各種辦法。有些病毒,非常的兇猛,人體感染之后,很快就會發(fā)病,并且也會死亡,人類死亡之后,這些病毒也隨之失去了“棲息地”而死亡,它們這樣做,不是自取滅亡嗎?這種“高度毒力”的做法,在有的時候?qū)τ诓《緛碚f是有利的,它可以在不同的生物體之間傳播,這個生物體死亡了,會有別的生物體感染,從長遠來看,這種病毒是不會滅絕的。當然,高度毒力的做法有的時候?qū)τ诓《咀陨硎遣焕模偃绮《镜哪康木褪前阉械募毦投嗉毎麆游锒寂獪缃^的話,那么,它自身也就失去生命力了,因為病毒自身是無法繁殖的。在長期的自然選擇過程中,病毒有從“高度毒力”轉(zhuǎn)換為“低度毒力”的趨勢,以便于自己在宿主體內(nèi)長期生活。病毒如果沒有找到自然宿主,把所有的宿主都害死的話,它自己也會滅絕,宿主與病毒長期和平相處,這個宿主其實就是自然宿主。我們?nèi)祟惿砩弦灿幸恍┎《荆瑢ξ覀兪菬o害的,或者說它已經(jīng)是我們身體上的微生物群落中的一個“物種”了。
病毒在人類身上是一種“寄生”的存在,但其實,它們并不是最大的“寄生蟲”,人類身上最大的“寄生蟲”其實是自己的胎兒,換句話說,哺乳動物身上最大的“寄生蟲”就是自己的胎兒。胎兒的血型、基因與母親是不一樣的,免疫系統(tǒng)為什么不會攻擊胎兒呢?要知道,我們的身體上一旦有異物入侵,免疫系統(tǒng)會就會攻擊這些異物。免疫系統(tǒng)之所以不會攻擊胎兒,是因為胎兒也欺騙了免疫系統(tǒng)。有的科學家認為哺乳動物進化出胎盤,就是因為哺乳動物的祖先感染了一種病毒而導致的,這種病毒把抵御免疫系統(tǒng)攻擊的能力轉(zhuǎn)移給了哺乳動物,并且落實到生殖功能上,這種情況的發(fā)生是有可能的,因為病毒可以進行“水平式”的基因交流。
孕婦
分子生物學是從20世紀50年代開始發(fā)展起來的,因為我們?nèi)祟悓τ诜肿訉用娴纳慕Y(jié)構(gòu)與功能還知之甚少,所以,關(guān)于“病毒進化論”的一些說法,還有待于商榷,比如像哺乳動物進化出胎盤是由病毒感染而導致的結(jié)論,目前仍然缺乏確鑿的證據(jù)。
那么,病毒在人類歷史上扮演著什么角色呢?我們來舉三個簡單的歷史事件:康熙皇帝之所以會登基,就是因為他感染過天花病毒,有了針對天花病毒的抗體,就不會再得天花了,如果不是因為天花病毒,也許就沒有歷史上的康熙皇帝了,這是病毒對歷史的一個比較小的影響;新航路開辟之后,麻疹病毒和天花病毒還襲擊了美洲大陸,印第安人因為沒有抗體,而大規(guī)模死亡,從而使得歐洲人能夠在很短的時間內(nèi)征服整個美洲大陸,從這個意義上來講,病毒也改變了地球上的人種分布;發(fā)生于1918年1月至1920年12月間的“西班牙流感”間接導致了第一次世界大戰(zhàn)的提前結(jié)束,西班牙型流行性感冒在1918年春季首先在美國出現(xiàn),之后傳播到歐洲,當時的歐洲正處在第一次世界大戰(zhàn)期間,西班牙流感在歐洲爆發(fā)之后,造成了一些青壯年的死亡,因兵源不足,各國被迫提前結(jié)束了第一次世界大戰(zhàn)。
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