病毒被发现的历程,它能算“生物”吗?

5 3月

1676年荷兰微生物学家安东尼.范.列文胡克首次通过显微镜观察到了微生物,人类将这些肉眼看不见的微生物,分类成细菌,真菌等。并由法国微生物学家巴斯德提出了细菌致病的假说。

科赫法则

巴斯德提出“细菌致病”的假说后,德国医生罗伯特.科赫(1843-1910)根据他的医学经验提出了著名的“科赫法则”,用来证明某种微生物是某种疾病的病原体。

科赫法则有四条:

第一,这种微生物必须能够在患病部位找到,不能在未患病部位找到。

第二,这种微生物能从患病部位提取出来,并在体外培养繁殖。

第三,被培养出来的微生物转移到健康生物体内后,同样可以表现出感染的症状。

第四,被感染的生物患病部位能再次提取出相同的微生物。

科赫法则体现出了理科生严谨的思维逻辑,只有满足了科赫法则,才能确认某种微生物是该种疾病的病原体。只要明确了病原体,人类就能尝试各种方式杀死这种微生物。

科赫也因结核病的研究,获得了1905年的诺贝尔生理医学奖。当然随着病毒的发现,科赫法则现在已经不适用了,因为病毒不能被单独培养。

尚柏朗过滤器

根据科赫法则,疾病的病原体要能在生物体外单独培养,这样人们才能尝试各种杀灭细菌的办法。但细菌这种微生物实在太小,如何获得细菌呢?最简单直接的方法就是过滤。

1884年法国微生物学家尚柏朗(1851-1908)发明了提取细菌的设备,叫尚柏朗过滤器。过滤器的网孔直径比细菌直径还小,将带有细菌的液体滴入过滤器中,就能直接将细菌筛出来。

病毒一词的由来

人们根据科赫法则,用尚柏朗过滤器过滤出细菌检验,陆续明确了导致炭疽的炭疽杆菌,导致结核的结核杆菌,导致霍乱的霍乱弧菌等。但如天花,狂犬病等传染病仍旧找不到病原体。

患病液体即使通过尚柏朗过滤器仍旧无法过滤出病原体,说明病原体很可能是比细菌还要小的多的微生物。例如烟草花叶病毒(tobacco mosaic virus,缩写TMV),外在表现是烟草叶上长一些斑点。

人们发现将患病的烟草叶子榨成汁,并滴到健康的烟草叶子上,健康的烟草叶也会被感染,说明植物间同样存在传染病。杀死TMV的方式很简单,只需要将汁液加温,煮沸后的汁液就无法感染健康的烟草叶子了。

很多人都尝试这些烟草的病原体提取出来,单独培养。例如1892年俄国植物学家伊万诺夫斯基将患病烟草汁液用尚柏朗过滤器过滤,结果,经过滤后的烟草汁液仍旧可以感染简单的烟草叶子。说明“细菌”体积太小,连尚柏朗过滤器都无法将其过滤出来。

1898年荷兰微生物学家贝杰林克(1851-1931)做了同样的尝试,但猜测更为激进,猜测可能不是细菌。如果仅仅是因为细菌体积太小,过滤器无法将其过滤出来的话,那经过滤的烟草汁液里为何不能培养出更多的细菌呢?放在培养基上也不会形成菌落。贝杰林克猜测这种病原体不是细菌,只能寄生在被感染的细胞内,不能体外培养,起名为病毒(Virus)。

病毒的发现

病毒实在太小仅有细菌的千分之一,直到电子显微镜被发明后,人们才看到了病毒的真实样子。

1931年德国物理学家恩斯特.鲁斯卡(1906-1988)和他的导师克诺尔发明了电子显微镜,之后几年一直完善电子显微镜直至量产。

1935年美国病毒学家斯坦利(1904-1971)在电子显微镜下看到了烟草花叶病毒,呈条形状,长度仅300纳米,并因此获得1946年诺贝尔化学奖

1986年已经80岁高龄的鲁斯卡也因电子显微镜获得了诺贝尔物理学奖。

病毒的特征

病毒很小,大小在10-300nm间,仅有细菌的千分之一大小,外观有球状,条状,螺旋状。

随着人类对病毒的了解增多,是否将病毒归为微生物出现了争议,因为病毒很难被归为“生物”。

病毒有生命,但有生命和生物是两个不同的概念。细菌是生物,除了生存繁殖外,有细胞结构,有本能的条件反射等生物特征。绝大部分病毒只是与蛋白质构成的非细胞生命形态,没有代谢能力,没有酶系统,只能寄生在宿主细胞内。

所以现在通常认为病毒不算“生物”,最多只能是“类生物”,但出于习惯和科普传播的方便也将病毒归于“微生物”。

病毒的基本结构就是外壳核酸,表面是层蛋白质外壳,有些病毒的外壳外还有一层包膜,也叫囊膜,主要由脂质,糖,蛋白质构成。有些囊膜表面有刺突,这次的冠状病毒表面就有刺突。

外壳包裹着核酸分子,可能是DNA,也可能是RNA,携带着病毒的全部的遗传信息。

病毒只能靠寄生存活,进入寄主细胞后,利用寄主细胞中的物质和能量完成复制,等宿主细胞裂解后,新病毒会被被释放出去,感染新的宿主细胞。

打个比喻的话,细菌就像一个可运行的完整程序,但病毒仅仅是个程序员粘贴板里复制来的一段代码,不能独立运行,但可以到处粘贴完成需求。

病毒按感染寄主来划分,可以分为动物病毒,植物病毒,细菌病毒就是噬菌体等。目前人类发现了超过5000多种病毒,大部分是噬菌体,即寄主是细菌。

病毒按遗传物质来划分,可以分成DNA病毒,RNA病毒。

当然更专业的按照生物分类学的域、界、门、纲、目、科、属、种来划分就更复杂了,冠状病毒就属于套式病毒目(Nidovirales)冠状病毒科(Coronaviridae)冠状病毒属。

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注