病毒与人类的关系

高中生物 病毒对人类的利于弊 洛阳市第一高级中学洛阳市第一高级中学 张利茹张利茹 病毒是自然界中最微小的生物， 只有在电子显微镜下才能观察 到，经过人类 100 余年的研究历程，逐步揭示了病毒的特性以及 病毒与人类、自然界的相互关系。 病毒是一种非细胞生物，它由一 个核酸长链和蛋白质外壳构成，病毒没有自己的代谢机构，没有酶 系统。因此病毒离开了宿主细胞，就成了没有任何生命活动、也不 能独立自我繁殖的化学物质。一旦进入宿主细胞后，它就可以利用 细胞中的物质和能量进行复制、转录和翻译，按照它自己的核酸所 包含的遗传信息产生和它一样的新一代病毒。病毒基因同其他生物 的基因一样，也可以发生突变和重组，因此也是可以演化的。由于 病毒侵染其他生物具有特异性，因此人们常常根据病毒所侵染的不 同寄主对病毒进行分类，按宿主不同可分为动物病毒、植物病毒和 微生物病毒。 人们往往谈病毒色变，这不是没有道理的。人类的很多疾病确 实就是由病毒引起的，使人和其他生物患病并危及其健康。例如： 人类的天花、病毒性肝炎、脊髓灰质炎、流感等，动物的口蹄疫、 狂犬病等，以及植物的烟草花叶病、马铃薯退化病等，给人类带来 了巨大的损失和灾难。人们比较熟悉的病毒有人类免疫缺陷病毒 （即艾滋病病毒）、单纯性疱疹病毒、人乳头状瘤病毒和流感病毒。 艾滋病病毒能够引发艾滋病；单纯性疱疹病毒能够引起唇疱疹、水 痘和多发性硬化；而人乳头状瘤病毒则是成年女性宫颈癌的根本诱 因；流感病毒则是生活中人们最可能感染的病毒。 病毒可以引发人类社会毁灭性流行病的爆发，它的这种能力已 经引起了人们对生物战中病毒武器化的关注。在消灭天花病毒之前 的整个历史上，它多次对人类社会造成近乎毁灭性的灾难。根据官 方说法，现在世界上仅有两个天花病毒储存中心俄罗斯向量实 验室和美国疾病控制中心。令人担忧的是，天花病毒可能被用作生 化武器。更让人忧心的是，天花疫苗具有强烈的副作用，在天花消 除之前的最后一年中，因为接种天花疫苗而患上天花的人比因天花 病毒感染天花的人还要多，而且天花疫苗从来没有经过广泛试验和 推广。因此，现在人类对于天花没有抵抗能力。 然而，病毒也并非一无是处，它也有对人类有益的一面， 只要 合理利用，病毒也可以用来造福人类。 目前病毒广泛应用于健康、 医药、工农业、环保、生物进化等诸多领域。 在医药方面：在医药方面： 以人类基因组计划为代表的生物体基因组研究成 为整个生命科学研究的前沿，而微生物基因组研究又是其中的重要 分支。世界权威性杂志科学曾将微生物基因组研究评为世界重 大科学进展之一。通过基因组研究揭示微生物的遗传机制，发现重 要的功能基因并在此基础上发展疫苗，开发新型抗病毒、抗细菌、 真菌药物，将对有效地控制新老传染病的流行，促进医疗健康事业 的发展产生巨大影响。牛痘疫苗的应用使人类历史上首次成功消灭 了一种疾病天花，而目前的基因工程疫苗也为疾病的有效预防 发挥了巨大作用，如乙肝病毒的预防等。 同样， 在癌症治疗和基因疗法方面，病毒也显示出巨大作用。 柯萨奇病毒是一类常见的经呼吸道和消化道感染人体的病毒，感染 后人会出现发热、打喷嚏、咳嗽等感冒症状。澳大利亚科学家最新 实验发现，利用柯萨奇病毒可以精准地杀死乳腺癌的癌细胞，而不 伤害人体正常细胞，而用化疗和放疗治疗癌症的过程中，正常的人 体细胞也会受到“株连”。 又如溶癌病毒疗法也把病毒作为载体 来治疗各种疾病，因为它们能够对特定细胞和 DNA 产生作用。新加 坡科学家曾发现，植物杆状病毒“穿梭”肠胃时不会被分解，它的 这一特性可以使其作为口服疫苗的载体。 噬菌体可以作为防治某些 疾病的特效药，例如烧伤病人在患处涂抹绿浓杆菌噬菌体稀释液。 在工农业生产方面：在工农业生产方面： 病毒可以做成特效杀虫剂，目前利用生物 病毒大面积防治松毛虫、棉铃虫等害虫已经成为可能。病毒不仅可 在害虫毫无知情情况下“毒死”害虫，而且这种生物杀虫剂对人体 无害。依据材料科学家的观点：病毒的大小和形状以及其表面功能 群的数量和性质，都是经过精心设计的，它们表面携带有可以穿透 寄主细胞的特殊工具。由于大小、形状以及定义好的化学结构等因 素，病毒已成为正在研制的纳米材料的模板。例如，位于华盛顿的 海军研究中心，利用豇豆重花叶病毒粒子放大 DNA 微列阵传感器发 出的信号，在这个研究中，病毒粒子将用来发送信号的荧光染料分 离开来，阻止具有冷却器功能的非荧光二聚体的形成。 在生态环境与生物进化方面：在生态环境与生物进化方面：病毒是水生环境中数量最为丰富的 一种生物体。海洋中的病毒是细菌和古生菌的 15 倍，一匙海水中大 约包含 100 万个病毒，其中大部分是噬菌体，对动植物非但没有害 处，反而，这些病毒对于海水和淡水生态系统来说是必不可少的： 首先，90%的海洋生物是由微生物组成的。病毒能够感染并摧毁水中 微生物群体中的细菌，从而形成海洋环境中碳循环最重要的一个环 节。据估计，病毒每天能杀死 20%的微生物，是摧毁有害藻类大量 繁殖的主要力量，从而可以减少藻类大量繁殖对其它海洋生物的威 胁。而且，病毒能够使细菌细胞中的有机分子得以释放出来，从而 刺激新生细菌和海藻的生长。其次，病毒还是不同物种间重要的天 然基因转移工具，它能够增加基因多样性并促进生物进化。一般认 为，病毒在生物早期进化中扮演了主要角色，现在病毒仍然是地球 上未知基因的最大贮藏库。第三，病毒能够增强海洋中的光合作用， 因此每年能够减少大气中 3 亿吨二氧化碳。 病毒对分子与细胞生物学研究也具有重要意义。例如，在遗传学 研究中，病毒能够帮助我们理解分子遗传学的基本构架如 DNA 复制、 转录、RNA 转录后加工、转化、蛋白质转运以及免疫学。在细胞工 程中，某些病毒可以作为细胞融合的助融剂，例如仙台病毒。在基 因工程中，病毒可以作为目的基因的载体，使之被拼接在目标细胞