從病毒學(xué)透視生命科學(xué)

魏偉佳

寨卡病毒、埃博拉病毒、H5N1病毒、SARS病毒、HIV病毒……這些名字你可能并不陌生，它們會(huì)在我們的生活中時(shí)不時(shí)地出來(lái)刷一下存在感。雖然你知道它們是體積微小的非細(xì)胞生物，但你肯定還想了解更多。

是先有病毒還是先有單細(xì)胞生物？按進(jìn)化論，生命是從低級(jí)到高級(jí)，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的進(jìn)化，只包含蛋白質(zhì)和核酸的病毒應(yīng)該先于單細(xì)胞生物出現(xiàn)。但另一方面，病毒是嚴(yán)格的營(yíng)寄生生活的生物，如果沒(méi)有單細(xì)胞生物的存在，病毒怎么增殖？這是系統(tǒng)生物學(xué)研究的內(nèi)容，它可以告訴我們物種間的親緣關(guān)系和進(jìn)化軌跡。

小小的病毒，大大的學(xué)問(wèn)。感冒吃藥一星期好，不吃藥也一星期好？入學(xué)體檢有一項(xiàng)檢測(cè)是乙肝兩對(duì)半，那半個(gè)是怎么存在的？之所以要研究病毒，是因?yàn)樗鼤?huì)導(dǎo)致人類疾病，有了對(duì)病毒的研究我們才知道，普通感冒是病毒引起的，能對(duì)抗細(xì)菌的抗生素在病毒面前并不能施展拳腳。而乙肝兩對(duì)半是指乙肝表面抗原、乙肝表面抗體、乙肝e抗原、乙肝e抗體、乙肝核心抗體，少的那個(gè)乙肝核心抗原在病毒內(nèi)部，不易檢測(cè)到，所以才會(huì)有兩對(duì)半的說(shuō)法。當(dāng)然，不同疾病階段會(huì)有不同的指標(biāo)，根據(jù)這5項(xiàng)檢測(cè)能完全確定疾病狀態(tài)。

這就是讓人興奮的病毒學(xué)。

病毒的致病機(jī)理正逐漸為人所了解，這些基礎(chǔ)研究同時(shí)也促進(jìn)了其他學(xué)科的發(fā)展。為什么有瘋牛病出現(xiàn)的國(guó)家出產(chǎn)的牛肉會(huì)被禁止進(jìn)口？因?yàn)榀偱２∮呻貌《疽?，它?huì)破壞腦組織中正常構(gòu)象的一種蛋白，導(dǎo)致神經(jīng)退行性疾病。朊病毒具有極強(qiáng)的抗逆性，可以發(fā)生患病動(dòng)物與人之間的傳播，所以有瘋牛病的牛肉不能吃。對(duì)其研究離不開(kāi)結(jié)構(gòu)生物學(xué)的手段，解析出蛋白質(zhì)大分子的結(jié)構(gòu)，我們就能從根本上了解其作用方式，實(shí)現(xiàn)“指哪兒打哪兒”的目的。

除了病毒天天在新聞里嚇唬大家，生物學(xué)其他領(lǐng)域也有很多大眾話題。比如，前一段時(shí)間的熱議話題——AlphaGo與李世石的人機(jī)大戰(zhàn)。AlphaGo通過(guò)“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”進(jìn)行快速學(xué)習(xí)，到底會(huì)不會(huì)完成人類極為復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)才能完成的工作呢？對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的研究如火如荼，關(guān)于“我是誰(shuí)”的問(wèn)題，神經(jīng)生物學(xué)家也可以和哲學(xué)家一起展開(kāi)深入的研究。

能上天也得能落地，生物學(xué)不僅做這些基礎(chǔ)的研究，還能用來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。從愛(ài)德華·詹納接種牛痘病毒預(yù)防天花開(kāi)始，越來(lái)越多的疫苗進(jìn)入我們的生活和視野，比如狂犬病疫苗、破傷風(fēng)疫苗、宮頸癌疫苗、流感疫苗等。有些病毒可作為疫苗，比如小時(shí)候吃的很甜的“糖丸”（脊髓灰質(zhì)炎疫苗）是減毒活疫苗，甲肝疫苗和流感疫苗是滅活病毒疫苗。學(xué)習(xí)生物制藥，你還可以告訴周邊的人什么是有毒疫苗，什么是失效疫苗。

日常生活中的塑料袋、一次性餐盒等大部分是一次性塑料，這些難以降解的塑料會(huì)導(dǎo)致白色污染。近日，來(lái)自日本的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種可以“吃”塑料的特殊細(xì)菌，該發(fā)現(xiàn)或許可以為開(kāi)發(fā)新方法處理全球每年產(chǎn)生的超過(guò)5000萬(wàn)噸特殊類型的塑料垃圾提供思路。另一種思路是BluePHA生物塑料，利用藍(lán)水生物技術(shù)（基于海水的開(kāi)放連續(xù)發(fā)酵過(guò)程的技術(shù)）可以低成本制造出高性能的可降解塑料——聚羥基脂肪酸酯（PHA）。這種天然存在于微生物體內(nèi)的高分子化合物，有望代替如今的不可降解塑料，使其由“黑”變“綠”。這些都是用生物學(xué)手段來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的例子。

學(xué)習(xí)生物學(xué)，你會(huì)知道除了孟德?tīng)柕姆蛛x定律和自由定律外，還有摩爾根提出的基因的連鎖和交換定律；你會(huì)知道怎么算遺傳圖譜、物理圖譜；你會(huì)知道界門綱目科屬種下的不同植物；你會(huì)知道原來(lái)實(shí)驗(yàn)室里也可以種不同的食用真菌，還能接觸到各種各樣有趣的實(shí)驗(yàn)……

從病毒學(xué)窺探日新月異的生命科學(xué)，見(jiàn)微知著，你不來(lái)接一下快要到來(lái)的生物世紀(jì)的接力棒嗎？