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進(jìn)擊的病毒 版權(quán)信息
- ISBN：9787519289614
- 條形碼：9787519289614 ; 978-7-5192-8961-4
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
進(jìn)擊的病毒 本書特色
（1）“文津圖書獎”得主史鈞博士新力作，講述病毒與人類“相愛相殺”的故事。作者以生動有趣的文筆，從進(jìn)化論的視角講述了病毒驅(qū)動人類進(jìn)化的歷程，以及人類與病毒的抗?fàn)幨，幫助我們了解人類與病毒相伴共生的歷史。 （2）科學(xué)解釋病毒的起源和演變，重新定義病毒與人類的關(guān)系。病毒帶給我們疾病與死亡，也帶給我們生命與文明。病毒是人類*致命的敵人，同時也是我們*可貴的盟友。人類約有8%的基因來自病毒，其中有不少都是關(guān)鍵基因。如果沒有胎盤病毒合成合胞素，人類胎兒就無法存活下來。 （3）一本人人都能輕松讀懂的病毒科普讀物，幫助我們?nèi)媪私獠《菊嫦，面對疫情時不再恐慌。
進(jìn)擊的病毒 內(nèi)容簡介
無處不在的病毒是怎樣出現(xiàn)的？在地球生命進(jìn)化中，病毒究竟起了什么作用？人類到底應(yīng)該消滅病毒，還是與病毒相伴共生？ 本書介紹了病毒的起源和演變，病毒對生物進(jìn)化和人類文明發(fā)展產(chǎn)生的巨大影響，以及人類與病毒抗?fàn)幍钠D難歷程。作者以生動有趣的文筆，從進(jìn)化論的視角講述了億萬年來病毒與地球生命的“相愛相殺”：一方面，病毒作為自然創(chuàng)造的冷血殺手，帶給我們疾病與死亡；另一方面，病毒作為基因的橫向傳播載體，對于生命的進(jìn)化起到了不可估量的作用，甚至驅(qū)動了人類的進(jìn)化。病毒是人類*致命的敵人，同時也是我們*可貴的盟友。人類要想生存下去，就必須學(xué)會與病毒長期共存。
進(jìn)擊的病毒 目錄
引言：隱蔽的戰(zhàn)爭 001
第1 章 病毒的起源 017
病毒結(jié)構(gòu)解密 024
巨型病毒之謎 034
潛伏的黑桃皇后 045
從零開始 054
逃逸假說 066
第2 章 病毒的驅(qū)動 079
細(xì)胞核的來歷 085
大與小的博弈 094
多細(xì)胞的內(nèi)涵 099
有性生殖的迷思 107
紅色皇后的苦衷 114
基因攪拌 121
改造生命 131
第3 章 病毒的過濾 141
從森林到草原 147
長途奔跑的威力 152
人口瓶頸 157
群體分化 161
用火的得失 166
第4 章 人類的困境 171
狩獵的副作用 177
農(nóng)業(yè)危機 182
長距離流動 190
大型戰(zhàn)爭 196
第5 章 人類的反擊 205
樸素的疫苗 210
簡單的抗體 222
矛盾的干擾素 232
雞尾酒療法 240
細(xì)胞的風(fēng)暴 248
第6 章 潛在的危機 259
水中的幽靈 263
叢林殺手 269
人性的黑暗面 273
權(quán)力與責(zé)任 280
結(jié)語 病毒的價值 289
展開全部
進(jìn)擊的病毒 節(jié)選
巨型病毒之謎 布拉德福德市位于英國西約克郡，早期以紡織業(yè)和羊毛生產(chǎn)聞名，號稱世界羊毛之都。這里雖然地處英倫中部，建筑風(fēng)格卻有著濃郁的德國風(fēng)情，除了高高的尖頂教堂，許多建筑屋頂都安裝有巨大的冷卻塔，主要給熱水降溫，并將冷水循環(huán)再利用。一般來說，除了維修工人外，很少有人會鉆進(jìn)冷卻塔中去尋找什么東西，但科學(xué)家是個例外。 1992年，布拉德福德市意外暴發(fā)了肺炎疫情，當(dāng)?shù)卮髮W(xué)的微生物學(xué)專家羅博特姆開始著手調(diào)查病原體的來源，他異想天開地想要看看當(dāng)?shù)蒯t(yī)院樓頂?shù)睦鋮s塔中是不是藏有什么貓膩。醫(yī)院是患者集散地，如果病原體污染了冷卻塔，就可能隨著循環(huán)水流向更多的人。于是，羅博特姆選擇了一家醫(yī)院，在冷卻塔中取了一些水樣。他原本估計冷卻塔中缺少足夠的營養(yǎng)，應(yīng)該不會有多少微生物。結(jié)果卻讓他大吃一驚，顯微鏡檢測發(fā)現(xiàn)，水樣中居然含有大量細(xì)菌，以及靠捕食細(xì)菌為生的阿米巴原蟲和其他原生動物。這些小東西在冷卻塔中形成了一個隱蔽的生態(tài)系統(tǒng)，長期過著與世隔絕的生活，對紛紛擾擾的外部世界漠不關(guān)心。羅博特姆是**個仔細(xì)觀察它們的學(xué)者，卻并沒有發(fā)現(xiàn)肺炎球菌。正當(dāng)羅博特姆想要放棄的時候，在顯微鏡下他又有了意外的收獲。他在一種阿米巴原蟲內(nèi)部發(fā)現(xiàn)了一個小球，像是球形的細(xì)菌，不過要比普通的球菌略小一些。羅博特姆一時弄不清那到底是什么，干脆認(rèn)為自己發(fā)現(xiàn)了一種新型細(xì)菌，遂將其命名為布拉德福德球菌。羅博特姆當(dāng)時懷疑，正是這種小小的球菌導(dǎo)致了本地的肺炎疫情，于是他開始分析這種球菌的DNA序列，看看它們和肺炎球菌有沒有相似基因。出乎意料的是，這種小東西跟肺炎球菌沒有任何關(guān)系。這一結(jié)果讓羅博特姆非常沮喪。由于缺少科研經(jīng)費，他不得不于1998年關(guān)閉了實驗室，對布拉德福德球菌的研究也告一段落。但羅博特姆并不甘心，他把樣本保存了起來，輾轉(zhuǎn)交到了法國馬賽大學(xué)的微生物學(xué)同行拉斯科拉手上。 拉斯科拉起初對于老生常談的球菌并沒有什么興趣，他的研究重點是病毒，而不是細(xì)菌，更不是原蟲。巧在有一天，他正在顯微鏡下觀察樣本，突然想起了老朋友羅博特姆送來的禮物，于是順手將羅博特姆的樣本也放到了顯微鏡下，只是看了一眼，他就大吃了一驚。他憑直覺認(rèn)識到，這根本不是什么球菌，而是一種未知的東西。因為它居然擁有20面體的拼裝結(jié)構(gòu)，就像一個迷你足球，而這是典型的病毒特征。讓拉斯科拉感到困惑的是，要說它是病毒吧，體積又太大了，比普通病毒大了一百多倍，在光學(xué)顯微鏡下就能看得清楚。根據(jù)當(dāng)時的經(jīng)驗，病毒只能在電子顯微鏡下觀察，光學(xué)顯微鏡下只能看到細(xì)菌。所以拉斯科拉的**直覺與羅博特姆相同，仍然認(rèn)為自己看到的是一種未知的球菌。但隨后的發(fā)現(xiàn)卻令拉斯科拉完全摸不著頭腦，那個像足球一樣的家伙居然沒有核糖體。核糖體原本是所有細(xì)菌的標(biāo)配，否則它們就無法合成蛋白質(zhì)，因而無法展開生命活動。既然沒有核糖體，它就不應(yīng)該是細(xì)菌。 不是細(xì)菌，難道真的是病毒么？ 拉斯科拉舉棋不定，他只能繼續(xù)觀察。既然羅博特姆說他在阿米巴原蟲的細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了那玩意兒，拉斯科拉就準(zhǔn)備親自看看，阿米巴原蟲是如何將它吞下去的。但觀察結(jié)果卻與預(yù)測完全相反，那個小圓球根本不是被阿米巴原蟲吞下去的，而是主動侵入了阿米巴原蟲細(xì)胞，并且劫持了阿米巴原蟲的生化體系，為自己復(fù)制了許多拷貝。看到這一幕時，拉斯科拉徹底明白了，那確實不是什么球菌，倒像是典型的病毒。只有病毒才會采用復(fù)制的增殖方式，細(xì)菌只會用一分為二的分裂方式繁殖。兩者的區(qū)別在于，病毒增殖就像是工廠生產(chǎn)手表，先將各種零件制作好，然后統(tǒng)一裝配成完整的手表，只要零件數(shù)量充足，就可以一次性組裝很多手表。病毒通過細(xì)胞生產(chǎn)自己的基因和蛋白質(zhì)，然后統(tǒng)一組裝出成千上萬完整的病毒顆粒。細(xì)菌則不然，它們只能由一個細(xì)菌分裂為兩個細(xì)菌，再由兩個細(xì)菌分裂為四個，依此類推。凡是會分裂的，不是細(xì)胞就是細(xì)菌，只有病毒才會用裝配的方式增殖。 拉斯科拉確信自己發(fā)現(xiàn)了一種新型病毒，由于個頭兒比較大，因此命名為巨型病毒（mimivirus），英文的原意是模擬病毒，就是模仿細(xì)菌的病毒。對巨型病毒的基因分析表明，它們確實是不折不扣的病毒，因為其中含有許多病毒特有的基因。難怪當(dāng)初羅博特姆沒有從基因?qū)Ρ戎锌闯鍪裁疵，它們和球菌根本就是兩類東西。 巨型病毒的概念一經(jīng)提出，立即在科學(xué)界引發(fā)了不小的震動？茖W(xué)家喜歡湊熱鬧，許多研究人員馬上開始轉(zhuǎn)行關(guān)注巨型病毒，很快有了更多的發(fā)現(xiàn)。他們相繼在海洋、河流、冰川、湖泊、噴泉等水體中找到了大量巨型病毒，而且個頭兒更大、基因更復(fù)雜、看起來也更像是細(xì)菌。但各種證據(jù)表明，它們無疑仍然屬于病毒。 此前發(fā)現(xiàn)的病毒大小都在10至100納米之間，即便是較大的病毒，比如天花病毒，也只有300納米左右。而巨型病毒的直徑可以達(dá)到400納米甚至更大，它們能攜帶1000多個基因，遠(yuǎn)超一般病毒的基因數(shù)量。 除了結(jié)構(gòu)以外，巨型病毒的生化表現(xiàn)也與其他病毒不同，倒是與細(xì)菌差不多。比如有一種媽媽病毒，會在阿米巴原蟲細(xì)胞內(nèi)形成一個相對獨立的復(fù)制結(jié)構(gòu)，就像是在大型工廠內(nèi)部組建的小型工廠。小型工廠的前后開了兩個小門，它們通過前門從細(xì)胞內(nèi)偷取原材料，再從后門運出合成好的零件，然后組裝成完整的巨型病毒。 螳螂捕蟬，黃雀在后，當(dāng)媽媽病毒竊取阿米巴原蟲的資源時，它們也被其他病毒盯上了，那就是寄生在媽媽病毒內(nèi)部的更小的迷你病毒。迷你病毒利用媽媽病毒的小型工廠大量復(fù)制自己的基因，從而成為病毒的病毒，研究人員稱之為噬病毒體。 這時我們會發(fā)現(xiàn)，巨型病毒夾在迷你病毒和阿米巴原蟲之間，更像是病毒向細(xì)胞進(jìn)化的過渡形態(tài)。與普通病毒相比，它們更像是細(xì)菌；但與普通細(xì)菌相比時，它們又更像是病毒？傮w而言，它們像細(xì)菌的成分更多一些，否則不足以養(yǎng)活更小的病毒。如果真是這樣，巨型病毒就等于填補了病毒與細(xì)菌之間的缺環(huán)，使生命進(jìn)化的鏈條更加完整而清晰。如此說來，巨型病毒簡直就是病毒起源研究的寶貝。 但問題并沒有那么簡單。 研究病毒起源不同于研究歷史，病毒不會留下文字。研究病毒起源也不同于考古，病毒不會留下化石。遠(yuǎn)古的病毒只留下了一串串亂七八糟的基因序列，而這些序列都被反復(fù)涂改過，可能早已面目全非。 關(guān)于病毒的起源問題，充分體現(xiàn)了科學(xué)家的猜謎水平，他們幾乎把所有可能的謎底全部討論了一遍？偟膩碚f，這些猜測可以分為兩大類：**類認(rèn)為，既然病毒必須寄生在活細(xì)胞內(nèi)部，當(dāng)然要在細(xì)胞出現(xiàn)之后才有可能起源，病毒只能是細(xì)胞退化的結(jié)果，這就是退化起源假說；第二類認(rèn)為，病毒的結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比細(xì)胞簡單，而簡單的事物有理由率先出現(xiàn)，所以病毒應(yīng)該在細(xì)胞之前起源，代表理論為自主起源假說。 一般來講，這兩種邏輯必然有一種是正確的。就像你在廚房炒菜，要么先放油，要么先放鹽，總得分出個先后來。其實不然，在這兩類觀點之外，還有許多其他的觀點，他們根本不考慮先放油還是先放鹽的問題，反倒直接抓了一把沙子扔進(jìn)去，把鍋里攪得亂七八糟。病毒起源的問題不在于理論太少，而是太多。 正是在如此復(fù)雜的背景下，巨型病毒突然出現(xiàn)了，如同傳說中的英雄披著霞光閃亮登場，引得各派人馬都很興奮。他們以山呼海嘯般的熱情迎接巨型病毒，都把巨型病毒當(dāng)作自己人，并希望巨型病毒能夠主持公道，支持自己的學(xué)術(shù)觀點。然而，不同的巨型病毒居然懷揣著不同的證據(jù)，不但沒有讓事情變得更加清晰，反而把水?dāng)嚨酶鼫啠尣《緦W(xué)家倒吸了一口涼氣。原本就很混亂的病毒起源問題，因為巨型病毒的出現(xiàn)而變得更加混亂。 改造生命 細(xì)胞并不是一個開放系統(tǒng)，如果任何物質(zhì)都可以隨意進(jìn)入細(xì)胞，生命活動很快就會陷入混亂，所以細(xì)胞理應(yīng)受到嚴(yán)格管控。任何物質(zhì)想要出入細(xì)胞，都必須接受細(xì)胞的審查，病毒自然也不例外。 病毒要想進(jìn)入細(xì)胞，并不是像土匪一樣直接把門踹開，然后闖進(jìn)去大肆破壞，而是要拿著自配的鑰匙開門。病毒沒有大腦，也沒有神經(jīng)細(xì)胞，不會思考，更不會設(shè)計，但在漫長的進(jìn)化過程中，病毒經(jīng)歷了無數(shù)次的試錯，終于使出了一系列入侵細(xì)胞的手段，許多手段都取得了空前的成功。它們都拿到了進(jìn)入細(xì)胞的鑰匙，那是一種和細(xì)胞表面受體吻合的特殊蛋白質(zhì)。 不只是病毒進(jìn)入細(xì)胞需要鑰匙，精子進(jìn)入卵子同樣需要鑰匙。那么，這兩種鑰匙有沒有相似之處呢？ 研究發(fā)現(xiàn)，精子的鑰匙與病毒的鑰匙相似度極高，都是一種高度保守的蛋白質(zhì)，以至于科學(xué)家懷疑兩者有著相同的來源；蛐蛄蟹治霰砻，病毒在35億年前就開發(fā)出了蛋白鑰匙，而直到9億多年前，其他生物才獲得了這把鑰匙，此后就開始嘗試兩性細(xì)胞的融合，為有性生殖奠定了堅實的基礎(chǔ)。如果不是借助病毒鑰匙的助攻，精子根本無法突破卵子的細(xì)胞膜。由此可見，病毒為有性生殖立了**功。 精子只是進(jìn)入卵子還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，生物還需要一種機制保障受精卵的正確發(fā)育。在哺乳動物出現(xiàn)之前，受精卵往往會被一層外殼包裹起來，然后排到雌性體外繼續(xù)發(fā)育。從兩棲動物到爬行動物，再到水里游的魚類和空中飛的鳥類，無不采用這種策略。但哺乳動物卻對生育策略做出了重大調(diào)整，它們不再把受精卵排出體外發(fā)育，而是留在子宮內(nèi)發(fā)育，并通過胎盤為胚胎提供營養(yǎng)。這就是胎生策略，大大提高了后代存活率，但有個麻煩也隨之出現(xiàn)。 胎盤是獨立而又短暫的器官，在胎兒宮內(nèi)生活期間，主要用于滋養(yǎng)胎兒。包括智人在內(nèi)的多數(shù)哺乳動物中，胎盤滋養(yǎng)層都是母體與胎兒血液接觸的主要屏障，不但執(zhí)行母子之間的營養(yǎng)交換功能，而且還要分泌激素和生長因子，促進(jìn)胎兒有效生長。 問題在于，生物體是排他系統(tǒng)。由于胚胎帶有一半父本基因，新生胚胎理論上很難和母體融合，相反，還會面臨著母體免疫系統(tǒng)的排斥。如果真是那樣，哺乳動物就永遠(yuǎn)無法產(chǎn)下后代。好在哺乳動物已經(jīng)解決了這個問題，非但不會排斥受精卵和胎兒，還會竭盡所能提供營養(yǎng)和氧氣。此事現(xiàn)在看來理所應(yīng)當(dāng)，但卻違背基本的生物學(xué)原則。研究人員提出了許多假說來解釋這一現(xiàn)象，現(xiàn)在看來，內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒可能是唯一正確的答案。有一種病毒曾經(jīng)一手促成了胚胎與母體的融合，同時阻止了母體免疫系統(tǒng)對胎兒的排斥。后來這種能力被所有哺乳動物繼承了下來，包括人類。 為了方便理解，我們姑且把這種獨特的內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒稱為胎盤病毒。1999年，法國學(xué)者布朗領(lǐng)導(dǎo)的研究小組對一種人類胎盤病毒展開了深入研究，發(fā)現(xiàn)胎盤病毒能夠合成一種重要的蛋白質(zhì)——合胞素。為了理解合胞素的功能，生物學(xué)研究中*著名的炮灰——小白鼠——閃亮登場，因為小白鼠體內(nèi)也有合胞素。當(dāng)小白鼠的合胞素基因被刪除以后，它們根本無法順利生下后代，胚胎全部胎死腹中。這類悲劇表明，合胞素在胚胎定植和發(fā)育過程中具有關(guān)鍵作用。 進(jìn)一步的研究表明，合胞素只在哺乳動物的胎盤滋養(yǎng)層高度表達(dá)，在其他組織中并不表達(dá)，萬一在其他組織中表達(dá)，就意味著癌癥，比如在乳腺癌和子宮內(nèi)膜癌患者體內(nèi)均可檢測到合胞素。因為合胞素可以促進(jìn)癌細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的融合，促進(jìn)其生長與擴散。而容易誘發(fā)癌癥，恰是內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒的本質(zhì)特征。但在胎盤滋養(yǎng)層細(xì)胞中，合胞素則搖身一變，成了胚胎生長發(fā)育的助手。 根據(jù)基因序列推測，在一億多年前，胎盤病毒感染了胎盤類哺乳動物的祖先，將合胞素基因整合進(jìn)了哺乳動物的基因組中，幫助哺乳動物獲得了生產(chǎn)合胞素的能力，同時產(chǎn)生了*早的胎盤。此后胎盤類哺乳動物不斷分化，又被其他帶有合胞素基因的內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒感染。經(jīng)過不斷修正，不同類型的胎盤動物誕生了。嚙齒類動物、蝙蝠、牛和靈長類動物分別采用不同的合胞素，但工作原理基本差不多。 人類在進(jìn)化過程中曾先后被兩種胎盤病毒感染，可以合成兩種不同的合胞素，后來舊的合胞素基因逐漸被取代，現(xiàn)在起作用的只有一種。新版合胞素除了促進(jìn)細(xì)胞融合，還有一個奇特的功能，那就是抑制免疫活性。起初這一功能是為了抑制宿主免疫系統(tǒng)，幫助胎盤病毒順利入侵宿主，后來則用于抑制母體對胎兒的免疫反應(yīng)，以此保護(hù)胚胎。體外研究證明，當(dāng)給小白鼠移植外源細(xì)胞時，如果同時添加合胞素，就可以防止免疫排斥反應(yīng)，從而順利移植成功。這一現(xiàn)象已經(jīng)為器官移植開辟了新的思路。 值得注意的是，人類胚胎早期發(fā)育階段，除了表達(dá)合胞素，還會表達(dá)許多其他內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒蛋白。但在發(fā)育接近尾聲時，這些蛋白質(zhì)則會消失。這說明人類胚胎的早期發(fā)育，特別是在受精卵分裂為八個細(xì)胞的時期，全程都在內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒產(chǎn)物的保護(hù)下進(jìn)行。如果缺少這些病毒蛋白，胚胎很容易出現(xiàn)發(fā)育異常。目前這方面的研究仍處于起步階段，但有一點共識，那就是內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒在人類胚胎的發(fā)育過程中起到關(guān)鍵的調(diào)控作用。換句話說，沒有內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒，就沒有哺乳動物，更不會有人類。胎盤動物可以看作是病毒改造生命的關(guān)鍵證據(jù)。 病毒改造生命的另一個環(huán)節(jié)，可能與大腦發(fā)育有關(guān)。大腦進(jìn)化是塑造哺乳動物的重要環(huán)節(jié)，而這一環(huán)節(jié)也與病毒有著千絲萬縷的聯(lián)系，因為某些神經(jīng)系統(tǒng)中的內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒可能讓哺乳動物變得更聰明。人類大腦中有一種負(fù)責(zé)記憶功能的蛋白質(zhì)，根源來自病毒衣殼蛋白，現(xiàn)在仍然很像病毒，只不過老老實實地為人類服務(wù)罷了。如果沒有這種衣殼蛋白的幫助，人類的記憶能力可能就要大打折扣。 此外，還有研究表明，內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒還參與了靈長類動物的心臟建設(shè)工作，促進(jìn)了大型靈長類動物的心臟功能。小鼠體內(nèi)沒有這種病毒，所以小鼠心臟很難擴容。將人類的心臟內(nèi)源性病毒基因?qū)胄∈笈咛ズ，小鼠胚胎的左心室就會出現(xiàn)異常增大的現(xiàn)象。人類罕見的擴張型心肌病，似乎也是病毒基因超水平表達(dá)引發(fā)的癥狀。這種病毒在某種程度上強化了人類心臟的供血能力，更加適應(yīng)直立行走的需要，并在一定程度上塑造了人類的體型。 由此可見，盡管內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒默默無聞、不事張揚，卻深刻改造了生命進(jìn)化的方向。它們動作很小，可能幾千年修改一小段基因，但十幾億年積累下來，總體基因信息量卻達(dá)到了驚人的程度。這一事實，讓我們對生命進(jìn)程有了更加深刻的認(rèn)識。人類并不是純粹的生物體，而是各種基因攪拌拼湊而成的大拼盤。不只人類，所有生物都是如此，大家都只不過是各自封閉的基因容器。病毒則在所有容器之間不斷穿梭、來回攪動，將整個生物圈連成了一個整體。從這種意義上說，病毒完全可以稱為自然界*強大的基因攪拌器，其效果足以與有性生殖相媲美。
進(jìn)擊的病毒 作者簡介
史鈞，“文津圖書獎”得主，生物學(xué)博士，安徽科技學(xué)院副教授。長期從事進(jìn)化論和社會生物學(xué)領(lǐng)域的科普寫作，擅長用輕松幽默的文筆介紹嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)知識。曾出版科普作品《其實你不懂進(jìn)化論》《生命的色彩》《瘋狂人體進(jìn)化史》《愛情簡史》等，廣受讀者好評。其中《其實你不懂進(jìn)化論》榮獲第十六屆文津圖書獎，入圍“2020年度中國好書”。
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