揭开“双螺旋”的生命之谜

肖枫

美剧《双螺旋》（ Helix ）讲述了一组来自美国疾控中心的科学家在北极研究基地里调查一种神秘的变异病毒，然而病毒爆发造成多人感染、死亡的惨剧。为了阻止变异病毒传播到外部世界，带来“人类灭绝”的灾难性后果，科学家们不得不面对生死的考验。

病毒真的如此可怕吗？病毒的变异，会不会像美剧《行尸走肉》描述的那样，攻陷全人类的防线，成为压垮人类文明的最后一根稻草？或者被一些人利用作为生化武器，引起社会的恐慌呢？

看不见的“杀手”

病毒广泛存在于自然界，是一种体积非常微小，结构极其简单的生命形式。我们肉眼看不见它，只能在电子显微镜下才能观察到。病毒无处不在，如果你把一个普通玻璃杯中装满海水，大约就握着上百亿个病毒。不过小伙伴们并不用担心，能对人类造成危害的病毒只占一小部分。

病毒是一群非常“懒惰”的寄生物。平时，它们停止一切活动，似乎没有生命，然而一旦感染人或动物，就能依赖宿主细胞的能量和代谢系统，获取自身生命活动所需的物质和能量，不断地复制扩增自己的数量（这样看来，病毒就是一个好吃懒做的“寄生虫”啊）。在人类历史上，这群看似“懒惰”的生物却扮演着可怕的杀手角色。

病毒可以引起多种人类疾病，包括流感、狂犬病、水痘等常见疾病，以及谈虎色变的埃博拉、SARS和艾滋病等严重疾病。 艾滋病病毒无疑是最可怕的病毒之一，一旦侵入人体细胞，便大肆破坏人体的免疫系统，最终导致人因免疫缺陷而死亡。

歷史上，天花病毒也曾留下了惊人的死亡数字，患者的死亡率一度高达三分之一。18世纪70年代，英国医生爱德华·琴纳发现了牛痘疫苗接种，人类终于能够抵御天花病毒，天花也成为在世界范围被人类消灭的第一个传染病，这是人类对抗病毒的伟大胜利。

揭开“生命之谜”的双螺旋

病毒虽然小，却“五脏俱全”。病毒通常由两到三个成份组成：核心、外壳（衣壳）、包膜。病毒核心含有遗传物质（RNA或DNA）。衣壳是由蛋白质形成的，用来包裹和保护其中的遗传物质。衣壳外还有一层双层膜状结构，称之为包膜，包膜表面常常有钉状突起，称为刺突。病毒的形态大小各异，有呈球状，有呈杆状，还有呈丝状的，如臭名昭著的埃博拉病毒等。

病毒侵入宿主以后，利用宿主的营养物质大量自我复制。首先，病毒会在宿主的细胞内为自己建立一个“基地”，把制造病毒基因的“模型”（RNA或DNA）注入里面，只要条件适宜，这个基地就会按照“模型”大量复制病毒，繁殖后代（是不是有种星球大战虫族的感觉）。

双螺旋结构揭示了病毒复制的生命之谜。以DNA病毒复制为例，呈“麻花状”缠绕在一起的DNA先逐步解开，形成两条主链分别开始复制，逐步由一条“麻花”变成两条新的“麻花”。病毒的DNA（RNA）携带着病毒的遗传信息，再利用宿主的核酸和蛋白质等“元件”装配成完整的病毒颗粒。这个过程，就是病毒遗传信息的构成和传递的途径。

可怕的病毒变异

美剧《双螺旋》中的场景在现实生活中也时有发生。2002年冬季，广东等地出现了多例不明原因的严重急性呼吸道综合症，短时间内在香港、加拿大以及世界多个国家和地区传播，造成多人死亡，引起了全球的恐慌。后来由香港大学分离出来了这个神秘的病毒，原来是冠状病毒的变异，以前从未在人类身上发现，科学家将其命名为“SARS病毒”。

病毒的变异往往令人措手不及，甚至造成严重的后果。由于病毒在一次感染宿主的过程中，要复制几百万次。在这百万次的复制过程中，病毒RNA或DNA的基因组并非一成不变的，而是时时刻刻都自动地发生突变。其实，遗传和变异是病毒本身的生命特征，所有的病毒都会发生变异。例如流感病毒每年都在发生变异，因此每年都要制造出新的疫苗进行预防。一旦病毒变异的速度超过了疫苗研制的速度，或者通过变异导致病毒的杀伤力剧增，可能发生短时间内疾病爆发的情况，美剧《双螺旋》中的恐怖场景也有可能变成现实。

破解双螺旋的密码

1953年，诺贝尔奖获得者沃森和克里克发现了DNA双螺旋的结构，为人类开启了分子生物学时代的大门，从此使遗传的研究深入到分子层面。随着研究的不断深入，病毒的“生命之谜”也终被打开，人们清楚地了解了病毒遗传信息的构成和传递的途径，为病毒在细胞生物学上的研究和利用提供了大量有价值的信息。

病毒并非一无是处。在充满形形色色细菌、病毒威胁的大自然中，人类能够保持健康，归功于我们拥有一个完善的防卫系统，它不断地监视和清除来袭的病毒等病原体，这个防卫系统就是免疫系统。而免疫系统的进化则是在病毒等各种病原体的刺激下完成的。

病毒的密码一旦被破解，就可以被人类充分利用了（看来最坚固的堡垒还是要从内部攻破啊）。与爱德华·琴纳通过接种牛痘病毒来避免感染天花的原理一样，现代免疫学家通过研制减毒活疫苗或者灭活疫苗，如麻疹减毒活疫苗、口服脊髓灰质炎减毒活疫苗等，来刺激机体产生适度的免疫反应和特异性的记忆细胞，当人体再次接触到这种病毒时，免疫系统便会依循其原有的记忆，制造更多的保护物质来阻止伤害，从而使接种疫苗的人能够对相应的病毒免疫，使得人类在与病毒的斗争中获得更多胜利的希望。