第一章　神奇迷人的细胞世界

1. 自然界里　简单生命

在丰富多彩的生命王国里，最简单的“公民”莫过于病毒、类病毒和朊病毒了，它们有的仅仅是一些生物大分子。然而，当它们寄生在活细胞内后，又能表现出生命活动，非常神奇。病毒、类病毒和朊病毒极其微小，想发现它们可不是件容易的事情。

19世纪末期，科研人员在研究烟草花叶病和牛口蹄疫时，发现它们的病原体能够畅通无阻地通过细菌所不能通过的瓷滤器。当时，他们把这类病原体称为滤过性病毒或病毒，以区别于其他许多疾病的病原体—细菌。

病毒的大小差别很大，一般在10～30纳米（一纳米等于百万分之一毫米）。形状也多种多样，有立方对称的，有螺旋对称的，也有复杂对称的。组成非常简单，许多病毒仅含有核酸和蛋白质两种成分，有的病毒（如流感病毒）从宿主细胞释放时也携带了宿主细胞膜的成分，因而含有少量的糖类、脂肪类物质。所有的病毒都只含有一种核酸，即DNA或RNA，根据所含核酸的类型不同，病毒可分为DNA病毒和RNA病毒两种。

病毒好像是一种无孔不入的“寄生虫”，不但能寄生在植物、动物和人类身上，就连肉眼看不见的细菌也不肯放过。根据寄生对象不同，病毒又可分为动物病毒、植物病毒和细菌病毒。其中，细菌病毒又叫噬菌体。几种病毒形态见图。

病毒专门寄生在其他生物体内，在生活过程中需要不断利用宿主物质复制自己，这当然会对寄生的生物造成很大破坏。最常见的，病毒能够导致各种传染病，有的甚至是令人不寒而栗的烈性传染病，如：人禽流感、埃博拉出血热、艾滋病、甲型肝炎、流行性乙型脑炎、天花、麻疹和脊髓灰质炎等。许多病毒也能使人类致癌，如腺病毒、乙肝病毒都能使人类患上癌症。实际上，在目前发现的300多种病毒中，大部分都对宿主有害。

几种病毒形态

A—疱疹病毒；B—大蚊病毒；C—流行性感冒病毒；D—腺病毒；E—多瘤病毒；F—脊髓灰质炎病毒；G—T-偶数噬菌体；H—烟草花叶病毒

但病毒对人类也不是一点用途都没有。随着科技发展，各种病毒正被用来为人类造福。首先，一些病毒经过特殊处理后，可以制成减毒活疫苗（如麻疹减毒活疫苗、腮腺炎减毒活疫苗、狂犬病减毒活疫苗等），用来预防各种烈性传染病。其次，许多昆虫病毒专门寄生在某些农业害虫体内，并能在害虫中传播，而对其他植物、动物和人类没有毒性。如果把这些昆虫病毒工业化生产后制成生物农药（杀虫剂），喷洒在森林或田间，可以起到保护环境和消灭害虫的效果，是剧毒的化学农药无法比拟的。目前，这一高新技术在中国已经起步。

病毒的结构固然简单，但类病毒更加简单。它只是一条核糖核酸（RNA）分子，比已知的病毒小80倍。这种核糖核酸分子的分子量为75000～85000道尔顿。和病毒一样，类病毒也不能独立生活，必须寄生在活细胞内。寄生的结果往往导致植物患病，如马铃薯纺锤状块茎病就是类病毒寄生的结果。

跟类病毒不一样，朊病毒仅含有蛋白质。1982年，美国病毒学家普鲁斯纳（Prusiner）在羊瘙痒病中最先发现了朊病毒。这种蛋白质具有感染力，是羊瘙痒病的致病因子。

羊瘙痒病是一种引起中枢神经系统退化性紊乱的疾病。动物患病后会焦躁不安，浑身长满了疥癣，毛成片脱落，皮肤受到损害。大约半年后，动物明显衰弱，运动失去平衡，后期出现四肢麻木，最终病羊在痛苦中死去。

一开始，不少科学家不相信朊病毒中没有核酸。因为按照传统生物学规律，只有具有核酸才能进行自我复制。随着对朊病毒的深入研究，发现这种神秘的病原体确实只含有蛋白质，而且这种蛋白质能够自我复制。普鲁斯纳因发现和研究朊病毒荣获了诺贝尔奖。

到此，朊病毒的故事仍没有结束。1985年4月，英国出现了一种奇怪的疯牛病（牛脑海绵状病），此后10多年，这种病迅速蔓延，波及很多国家。受感染的牛经过一定潜伏期后发病，并最终痛苦地死亡。解剖病牛尸体后发现，牛脑内神经细胞大量丧失，出现淀粉样病变，脑子里真正成了“一团糨糊”。大量病牛不得不被无情地屠杀，即使这样，疫情也难以控制。好端端的牛是怎样患上疯牛病的呢？最新的科学研究发现，导致疯牛病流行的元凶正是朊病毒。

据科学家介绍，与朊病毒化学组成完全一样的蛋白质成分在正常脑组织里也有，只是构型不同。至于朊病毒是怎样自我复制的，以及正常的蛋白质如何转变成朊病毒，这是耐人寻味的，也是科学家们正在深入研究的问题。

其实，对于病毒、类病毒和朊病毒是否是生命，科学界迄今仍存在争议，但它们的发现缩短了生命和非生命的距离，同时强化了对细胞生命的理解。