揭開“雙螺旋”的生命之謎

肖楓

美劇《雙螺旋》（ Helix ）講述了一組來自美國疾控中心的科學家在北極研究基地里調查一種神秘的變異病毒，然而病毒爆發造成多人感染、死亡的慘劇。為了阻止變異病毒傳播到外部世界，帶來“人類滅絕”的災難性后果，科學家們不得不面對生死的考驗。

病毒真的如此可怕嗎？病毒的變異，會不會像美劇《行尸走肉》描述的那樣，攻陷全人類的防線，成為壓垮人類文明的最后一根稻草？或者被一些人利用作為生化武器，引起社會的恐慌呢？

看不見的“殺手”

病毒廣泛存在于自然界，是一種體積非常微小，結構極其簡單的生命形式。我們肉眼看不見它，只能在電子顯微鏡下才能觀察到。病毒無處不在，如果你把一個普通玻璃杯中裝滿海水，大約就握著上百億個病毒。不過小伙伴們并不用擔心，能對人類造成危害的病毒只占一小部分。

病毒是一群非?！皯卸琛钡募纳铩Ｆ綍r，它們停止一切活動，似乎沒有生命，然而一旦感染人或動物，就能依賴宿主細胞的能量和代謝系統，獲取自身生命活動所需的物質和能量，不斷地復制擴增自己的數量（這樣看來，病毒就是一個好吃懶做的“寄生蟲”啊）。在人類歷史上，這群看似“懶惰”的生物卻扮演著可怕的殺手角色。

病毒可以引起多種人類疾病，包括流感、狂犬病、水痘等常見疾病，以及談虎色變的埃博拉、SARS和艾滋病等嚴重疾病。 艾滋病病毒無疑是最可怕的病毒之一，一旦侵入人體細胞，便大肆破壞人體的免疫系統，最終導致人因免疫缺陷而死亡。

歷史上，天花病毒也曾留下了驚人的死亡數字，患者的死亡率一度高達三分之一。18世紀70年代，英國醫生愛德華·琴納發現了牛痘疫苗接種，人類終于能夠抵御天花病毒，天花也成為在世界范圍被人類消滅的第一個傳染病，這是人類對抗病毒的偉大勝利。

揭開“生命之謎”的雙螺旋

病毒雖然小，卻“五臟俱全”。病毒通常由兩到三個成份組成：核心、外殼（衣殼）、包膜。病毒核心含有遺傳物質（RNA或DNA）。衣殼是由蛋白質形成的，用來包裹和保護其中的遺傳物質。衣殼外還有一層雙層膜狀結構，稱之為包膜，包膜表面常常有釘狀突起，稱為刺突。病毒的形態大小各異，有呈球狀，有呈桿狀，還有呈絲狀的，如臭名昭著的埃博拉病毒等。

病毒侵入宿主以后，利用宿主的營養物質大量自我復制。首先，病毒會在宿主的細胞內為自己建立一個“基地”，把制造病毒基因的“模型”（RNA或DNA）注入里面，只要條件適宜，這個基地就會按照“模型”大量復制病毒，繁殖后代（是不是有種星球大戰蟲族的感覺）。

雙螺旋結構揭示了病毒復制的生命之謎。以DNA病毒復制為例，呈“麻花狀”纏繞在一起的DNA先逐步解開，形成兩條主鏈分別開始復制，逐步由一條“麻花”變成兩條新的“麻花”。病毒的DNA（RNA）攜帶著病毒的遺傳信息，再利用宿主的核酸和蛋白質等“元件”裝配成完整的病毒顆粒。這個過程，就是病毒遺傳信息的構成和傳遞的途徑。

可怕的病毒變異

美劇《雙螺旋》中的場景在現實生活中也時有發生。2002年冬季，廣東等地出現了多例不明原因的嚴重急性呼吸道綜合癥，短時間內在香港、加拿大以及世界多個國家和地區傳播，造成多人死亡，引起了全球的恐慌。后來由香港大學分離出來了這個神秘的病毒，原來是冠狀病毒的變異，以前從未在人類身上發現，科學家將其命名為“SARS病毒”。

病毒的變異往往令人措手不及，甚至造成嚴重的后果。由于病毒在一次感染宿主的過程中，要復制幾百萬次。在這百萬次的復制過程中，病毒RNA或DNA的基因組并非一成不變的，而是時時刻刻都自動地發生突變。其實，遺傳和變異是病毒本身的生命特征，所有的病毒都會發生變異。例如流感病毒每年都在發生變異，因此每年都要制造出新的疫苗進行預防。一旦病毒變異的速度超過了疫苗研制的速度，或者通過變異導致病毒的殺傷力劇增，可能發生短時間內疾病爆發的情況，美劇《雙螺旋》中的恐怖場景也有可能變成現實。

破解雙螺旋的密碼

1953年，諾貝爾獎獲得者沃森和克里克發現了DNA雙螺旋的結構，為人類開啟了分子生物學時代的大門，從此使遺傳的研究深入到分子層面。隨著研究的不斷深入，病毒的“生命之謎”也終被打開，人們清楚地了解了病毒遺傳信息的構成和傳遞的途徑，為病毒在細胞生物學上的研究和利用提供了大量有價值的信息。

病毒并非一無是處。在充滿形形色色細菌、病毒威脅的大自然中，人類能夠保持健康，歸功于我們擁有一個完善的防衛系統，它不斷地監視和清除來襲的病毒等病原體，這個防衛系統就是免疫系統。而免疫系統的進化則是在病毒等各種病原體的刺激下完成的。

病毒的密碼一旦被破解，就可以被人類充分利用了（看來最堅固的堡壘還是要從內部攻破啊）。與愛德華·琴納通過接種牛痘病毒來避免感染天花的原理一樣，現代免疫學家通過研制減毒活疫苗或者滅活疫苗，如麻疹減毒活疫苗、口服脊髓灰質炎減毒活疫苗等，來刺激機體產生適度的免疫反應和特異性的記憶細胞，當人體再次接觸到這種病毒時，免疫系統便會依循其原有的記憶，制造更多的保護物質來阻止傷害，從而使接種疫苗的人能夠對相應的病毒免疫，使得人類在與病毒的斗爭中獲得更多勝利的希望。