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                    《科學畫報》

                    開博時間:2016-07-01 14:43:00

                    由中國科學社于1933年8月創刊,距今已有80年的歷史?!犊茖W畫報》在80年的辦刊歷程中,形成了通俗生動、圖文并茂地介紹最新科技知識,形式多樣地普及科學技術的特點,對提高廣大群眾的科學水平,啟發青年愛好科學、投身科學事業起了很大的作用,當今的不少著名學者、教授、科學家,青少年時代都曾受到它的熏陶和啟發。

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                    巨型病毒會打開“潘多拉的盒子”嗎?

                    2020-10-28 10:24:00

                    偶然發現巨型病毒

                    1992年,在英國布拉德福德的某處水塔中,科學家發現了一種非常奇怪的微生物。它在顯微鏡下呈現出病毒的形態,體積卻比常規病毒大很多。當時,它被認為是一種細菌,但是似乎又與人們通常的認知并不一致。

                    直到2003年,科學家經過分離鑒定后,證實了這是一種新型病毒,并將其命名為擬菌病毒(意思是這種病毒的顆粒較大,和細菌等微生物的大小差不多)。擬菌病毒的顆粒呈二十面體,直徑長度為600~750納米,在光學顯微鏡下可直接被觀察到。

                    擬菌病毒一般以阿米巴蟲和其他原生生物為自然宿主。宏基因組的調查顯示,擬菌病毒普遍存在于海水中,可感染海洋異養原生生物和調控浮游生物種群。根據擬菌病毒的顆粒大小推測,其可被各種吞噬細胞(包括人類巨噬細胞)所吞噬。

                    擬菌病毒或許與臨床的肺炎癥狀有關,但病毒對疾病的作用機制尚不清晰。它們也可能與類風濕性關節炎有一定關聯。但幾乎沒有事實證明擬菌病毒是一種可以使人類患病的病原體。截至目前,僅有少數的擬菌病毒被詳細描述,因此科學家需要對更多的擬菌病毒進一步研究和分類。

                    令人震驚的潘多拉病毒

                    擬菌病毒的起源非常古老,因此對擬菌病毒的研究成果,已經在生命起源的爭論中成為一種新的論據。

                    2013年,法國微生物學家讓·米歇爾·克拉弗里的研究團隊發現了潘多拉病毒。在此之前,大部分已知病毒的直徑一般為10~500納米,當觀察到直徑達1微米(相當于1000納米)的潘多拉病毒時,科學家震驚不已。在當時,潘多拉病毒是有史以來發現的世界上最大的病毒。

                    奇怪的是,潘多拉病毒的基因與其他生物的類似度僅有6%,這讓科學家百思不解。人們猜測這一病毒來自遠古時代,甚至可能源于火星等其他星球。這也是該病毒被稱為潘多拉病毒的緣故。 

                    3萬年前的巨型病毒“復活”

                    2012年,俄羅斯和美國的科學家在西伯利亞東北部科雷馬河沿岸,發現了70多個古松鼠洞,洞中保存有多種遠古植物的種子。這些洞和遠古哺乳動物(如猛犸、毛犀牛等)的骨骸,處于同一時期的永凍層??茖W家推斷,這些種子來自3萬年前。經過精心培育,科學家不僅讓種子“復活”,甚至還培養出完整的草本植物。

                    受這一事件的啟發,克拉弗里及其團隊產生了一個設想:既然遠古植物能夠復活,那病毒是否也能從凍土或冰層中復活呢?

                    2014年,克拉弗里團隊的研究人員在俄羅斯西伯利亞地區,采集了一些地下30~40米處的冰層樣本,并帶回實驗室。

                    實驗過程中,他們發現了一種新型的巨型病毒,其生存的時期在距今3萬多年前,正是史前人類尼安德特人滅絕之時。

                    在光學顯微鏡下,這種病毒顆粒的形狀像橄欖球一樣瘦長,直徑可達1.5微米,比之前發現的巨型病毒紀錄保持者潘多拉病毒更大一些,是目前為止發現的最大病毒。由于一端有開口,看起來像一個細長的罐子,科學家將其命名為西伯利亞闊口罐病毒。

                    令人生畏的是,西伯利亞闊口罐病毒擁有約500組基因,盡管遠遠少于潘多拉病毒的基因組數量(1900~2500組),但其自我復制模式更為復雜,且具有感染阿米巴蟲的能力。好消息是,研究人員表示,目前該病毒不會對人類和其他哺乳動物產生影響。

                     病毒

                    藏在凍土中的病毒

                    這并非科學家首次從凍土里發現病毒。1999年,美國科學家在格陵蘭島深達2 000米的地下冰芯樣品中,檢測到了番茄花葉病毒的影子。該病毒具有很強的穩定性,即使在冰層里埋藏了14萬年,其基因組仍能被檢測到。這是迄今為止人類所發現的最古老的病毒基因組痕跡。

                    馬賽病毒也是一種新的巨型病毒,它于2009年由法國科學家在巴黎附近一處冷卻塔水中采樣獲得。馬賽病毒顆粒是一個直徑約250納米的二十面體,其在環境中的流行情況還有待進一步研究。

                    2015年,法國科學家在俄羅斯西伯利亞地區的凍土層中發現一種巨型病毒,將其命名為西伯利亞軟體病毒。該病毒直徑為0.6微米左右,可感染阿米巴蟲,在導致宿主死亡后,其少量病毒顆粒還可以繼續感染復制。

                    2018年,科學家在巴西的鹽湖湖底和3000米深的海底沉積物中,發現了擬菌病毒科的新成員。這些病毒的長度為1.2~2.3微米。這類新的巨型病毒從冰層、鹽湖或深海等極端環境中蘇醒,它們所面對的這個世界,是一個全新的未知領域,或許這又將開啟一次物種間重新認識的歷程。

                     病毒

                    “潘多拉的盒子”

                    作為天然的病毒保存箱,永久凍土或冰層能將完整的病毒顆粒及其基因組保存相當長的時間。隱藏在這些古老冰層里的病毒家族不僅年代遙遠,而且擁有非常繁雜的種類。

                    比如,科學家于2004年在西伯利亞東北部永久凍土的墓地里發現了天花病毒基因組。再如,永久凍土里還曾發現過各種奇怪的流感病毒、脊髓灰質炎病毒等,其中還有許多病毒至今尚未被查明。

                    科學家研究這些保存在永久凍土中的遠古病毒,在某種程度上可更深入地探討生命起源的奧秘。然而,讓人擔憂的是,在北極地區礦業、鉆井作業的不斷發展以及全球氣候逐漸變暖的影響下,埋藏在永久凍土或冰層中的危險病原體或其基因組片段會被釋放出來,遠古病毒回到“人間”,為了生存,它們有些可能會進化出“超級病毒”。

                    由于人體的自我防御機制相對脆弱,如果這些已消失幾千年甚至幾萬年的病毒再次回歸人類社會,一旦暴發病毒感染疫情,就很可能引發大規模的疾病流行,對人類和環境構成難以預測的“遠古危機”。

                    人們對這類巨型病毒不太了解,導致有關其起源和進化方面的研究難以開展。正是由于存在太多未知,人類擔心這些病毒會打開“潘多拉的盒子”,成為招致災難和瘟疫的源頭。

                    /劉歡

                    本文來自《科學畫報》

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