本文从进化角度阐明病毒的终极目标,并简单讨论下近期热议的“群体免疫”到底靠不靠谱。
病毒
病毒的目标是什么?消灭宿主?别开玩笑了,它巴不得宿主好好活着呢。病毒结构超级简单,只有遗传物质核酸(DNA或RNA)加一个蛋白质衣壳,无法独立进行代谢,借助宿主细胞代谢产生的能量才能生存和增殖(病毒产生子代不叫繁殖,叫增殖)。宿主死光了,病毒也就完蛋了。
病毒目的很简单,就是延续自己的基因,这点和其他生命没有什么区别。病毒和宿主的关系有些类似捕食者和猎物,前者依赖于后者存活。两者的数量变化会呈现出先增先减、后增后减的模式,形成一个循环:病毒出现→宿主减少→病毒减少→宿主增多→病毒增多,实现动态平衡。
毒性强的病毒看起来很威风,结果呢?天花病毒厉害吧,历史上曾杀死过数以亿计的人,但却被人类消灭了,成为史上第一种被人类消灭的病毒,这要归功于爱德华·琴纳医生1798年发明的牛痘接种疫苗大范围普及。
爱德华·琴纳在给人们接种天花疫苗
埃博拉病毒可怕吧,目前唯一一种四级病毒(病毒按生物安全性等级由低到高分一到四级,艾滋病毒才是三级),在非洲出现了两次,每次都尸横遍野。但由于毒性太强反而不适合长期延续。要不是人类并非它的唯一宿主,它可能也和天花一样永远消失了,现在埃博拉病毒仍然潜伏在蝙蝠体内。
病毒与其他生命实体一样,受自然选择压力,在进化中毒性也会减弱。澳大利亚人曾用粘液瘤病毒对付泛滥的穴兔,希望修复被兔子破坏的生态环境。一开始效果显著,几年就将兔子数量从6亿只削减到1亿只。然而随后兔子抗性越来越强,病毒毒性越来越弱,1991年兔子数量恢复到3亿只了。
澳大利亚人又先后换了毒性更强的杯状病毒和K5对付兔子,都未实现彻底消灭兔子的目标。现在人们已经意识到,病毒不想消灭兔子,也做不到。
在澳泛滥的欧洲穴兔
病毒为什么危害宿主?既然病毒不想伤害宿主,那为什么会导致宿主生病呢?实际上这是“自私的基因”作祟。每种生物的基因都希望自身永久延续,宿主不想把能量白给病毒用,更不能容忍病毒在细胞内增殖,就动用免疫系统对付病毒了,最常见的就是炎症。而病毒为了确保自己能安全借宿,也会表达一些毒蛋白对付宿主,使免疫机制不能正常运行,直至细胞裂解、凋亡。
宿主死于病毒感染,一部分是病毒表达的毒蛋白直接导致的,也有一部分是宿主过激的炎症造成的。炎症非常厉害,不仅消灭病毒,也消灭被病毒感染的细胞,如果炎症反应以严重损害机体为代价仍没有消灭病毒,那么病毒卷土重来或者发生继发性细菌感染,就能要了宿主的命。
蝙蝠与人体细胞免疫机制的区别
这方面蝙蝠就明智得多了。蝙蝠的炎症是被削弱的,它不指望彻底灭了病毒,只要抑制住病毒过度增殖就可以了。而且蝙蝠细胞内干扰素水平日常就非常高,即使病毒表达的毒蛋白破坏了一部分干扰素,剩下的也足够抑制病毒了。
正因为如此,蝙蝠才能携带如此多的可怕病毒而不生病,有埃博拉病毒、马尔堡病毒和多种冠状病毒等。蝙蝠并非百毒不侵,它只是经过长期演化已经适应了这些病毒而已,它感染外源性病毒也会生病的,比如狂犬病毒。
成群倒挂着休息的狐蝠
病毒的终极进化经过几千万年的自然选择,病毒与蝙蝠和平共处,这就是最终进化形态了吗?还不是。有一类病毒叫内源性病毒,它直接整合到宿主的基因组中去了,建立终身感染,随着宿主基因复制而复制,并遗传给子代。这类病毒不会对宿主产生任何危害,宿主也完全接纳它了。
内源性病毒是一类逆转录病毒。有细胞生物的遗传物质都是DNA,DNA转录成RNA,再翻译成蛋白质,参与代谢活动。内源性病毒的遗传物质是RNA,它有两个酶特别厉害,逆转录酶把RNA逆转录成双链DNA,整合酶负责将双链DNA整合到宿主基因组中,形成沉默的原病毒,潜伏在细胞中。
多数内源性病毒已经因基因突变而失活,无法再重新组装成病毒了,事实上它们也不需要再组装了。有的内源性病毒甚至在宿主细胞内承担一定功能,成为了转座子。转座子是一类特殊的基因序列,又叫跳跃基因,可以单独复制或断裂成环,对后续基因表达起重要调控作用。
人类DNA有5~8%来自病毒
有趣的是,人体有个AIM2基因片段就是内源性病毒。AIM2是细胞质DNA感受器,能发现入侵的病毒核酸,启动炎症反应。原来的病毒现在居然承担起了免疫的工作,看来它们已经彻底“投诚”,真把人体细胞当自己的家了。
据估计,人体内有9.8万个内源性病毒片段,占总序列的5-8%,其中很多在人类先祖还不是人的时候就已经住在细胞内了,有的可能已经存在上亿年之久。
内源性病毒就是最成功的病毒了,它不用再为如何感染宿主并对付免疫系统发愁了,它已经找到了一个永远的家,世世代代可以住在这里。
“群体免疫”靠谱吗?病毒与宿主的接触起初是致命的,然后转变为友好的,最后变成内源性病毒整合到宿主DNA中,总的演化趋势是这样没错,然而这需要很久。穴兔最初接触粘液瘤病毒死了5亿只,用了40多年才获得对该病毒的群体免疫。我们人类的繁殖数量和速度均远不如兔子,需要更久时间,死更多人才能群体免疫一种新病毒。我们承受得住如此惨重的损失吗?显然是不能。
粘液瘤病毒对澳洲穴兔的影响,随时间推移越来越弱
千万要注意,生物进化虽然是有方向的,由自然选择决定,但进化永远不以生物体意志为转移。进化从来不是美妙的,这其中要有大量的不适者被淘汰,请问谁愿意做这个被病毒淘汰的不适者?因此,虽然病毒不想消灭我们,我们一定要消灭病毒。
其他网友回答:病毒是一种介于生命体和非生命体之间的一类特殊生物,是地球现存生物中历史最为悠久的物种之一,大约在40亿年前地球产生单细胞生物之时,选择了不同的进化之路,其中单细胞生物逐渐进化为多细胞生物,经历了由简单到复杂、由低级到高级、由海洋到陆地的一个进化过程,形成了目前我们能够直观感受到的形形色色的生物世界。但与之引对的,病毒的进化选择了另外一条道路,那就是以非细胞的形态存在,本身只具有一层蛋白质外壳,保护着内部的核酸物质,只有在侵入宿主细胞之后,才会具有复制和繁衍的生物活性,而一时离开宿主细胞,则会处于失活的非生命形态。
病毒本身没有自主意识,它不会主动地去选择入侵的生物,只能被动地依靠特定的介质进行传播。当遇到合适的宿主环境时,它就会从非生命状态一下子变得活跃起来,通过外层的病毒膜蛋白与特定细胞膜结构中的糖蛋白物质进行匹配,从而突破细胞外部的阻挡侵入内部,然后利用细胞中的物质和能量进行复制和繁衍。可以说,病毒只认细胞,而不认宿主,它不论宿主是谁,只要膜蛋白与细胞能够进行匹配,就可以进行复制和繁衍,这也就是我们常说的病毒对于侵入对象的关系,如同钥匙和锁的关系一样。
那么,病毒侵入宿主细胞之后,其最终的目的也非常简单,就是利用一切可利用的资源,最大限度地来进行RNA或者DNA的复制,从而推动自身种群数量的提高,这也是地球上所有生物的本能,其本意也绝非消灭宿主,况且来说病毒也不可能产生“本意”。病毒在侵入宿主细胞之后,它们将会与宿主的免疫系统进行抗争,宿主免疫系统强大的,能够有效防御病毒的复制,从而消灭病毒;免疫系统软弱的,则抵抗不了病毒对细胞的“摧残”,引发相应的疾病甚至死亡;免疫系统与病毒能力不相上下的,则最终可能会二者达到和平共处的局面,这种情况,也是病毒最终与宿主相互之间关系的最后结局。
因此,病毒的最终目的并不是为了消灭宿主,它利用的只是细胞的资源和能量,引发的疾病是细胞死亡的负面影响。病毒的真正目的,就是为了复制和繁衍,尽最大可能地扩大子代数量。而推动病毒进化的动力,一方面来自于和宿主免疫系统之间的斗争,另一方面来自于脱离宿主环境的生存斗争,这两个方面共同推动着病毒在不断调整自身的复制能力(毒性)和传播能力(耐受性),从而在没有方向性的基因突变过程中,完成着一代又一代“适应环境、优胜劣汰”的自然选择。
其他网友回答:那么作为一种生物,最重要的是什么?当然是千秋万代的永远存续下去了。不存在的说明已经不适应环境,被淘汰了。所以我认为病毒的最终目的是将自己传播出去。
在传播之前,它还需要这个宿主继续存活,所以病毒大几率是对宿主不致命的,或者是一时间内宿主不会暴毙;病毒不会在乎宿主的死活,能帮助病毒传播和生存的性状都会被演化保留,这个性状并不一定要让宿主存活。
如果伤害或者杀死宿主可以保护自己或者帮助扩散,这个性状也会被保留下来。几乎所有病毒为了不被免疫系统清理掉都会或多或少地抑制免疫通路,这对宿主并不是什么好事。
噬菌体的溶菌效应、轮状病毒的腹泻症状、狂犬病的发狂症状,都是病毒以伤害、杀死宿主为代价帮助自己传播的例子。
我们现在能见到各色各样的病毒到底是什么样的祖先病毒进化来的,有很多说法,但是没有公认的结论。
其他网友回答:病毒离开了宿主,就没有寄生的地方,消灭宿主就没法生存传播,这应该是一个相克相生的概念吧!
其他网友回答:病毒只有进入宿主细胞内部才能“生存与增殖”,宿主死亡后,细胞的养分支持也就被切断了。细胞死亡,细胞内部的病毒也就“死”了。所以说,病毒绝对不“想”让感染者(宿主)死掉。消灭宿主与自杀没有任何区别。
图:咱们体内稀奇古怪的活物多了去了。
病毒没有智慧,所以谈不上什么“目的性”,对不同种类的病毒来说,决定它们未来的大多是“运气”。
“运气较差”或说“愚蠢”的病毒有狂犬病毒、SARS、新冠病毒之类,它们能与一些特定的动物“和平共处”,于是想上人类身上“扩展一下地盘”。但新宿主无法适应它们,它们也无法控制自己的破坏性增殖,结果把宿主害死了,自己轰轰烈烈爆发一下之后也就消声灭迹了。扩张计划失败。
图:致死率100%的狂犬病毒。
“运气不错”或说“聪明”的病毒有乙肝病毒、鼻病毒、腺病毒和一些普通的冠状病毒。这些病毒可以与宿主免疫系统达成“生态平衡”一样的状态,自己也比较“节制”(免疫系统压制),所以对细胞的破坏程度比较轻(不发病)。于是它们得以长期“生存”在宿主体内,并通过各种途径扩散到其他同类宿主身上。
图:让我们感冒的鼻病毒。
最成功的病毒是那些通过长时间“和平共处”,最终将自己的基因段写入宿主基因的病毒。科学家发现,在人类基因组中有10万个已知的病毒片段,占我们DNA链条内容的8%以上。要知道人类DNA中真正编码蛋白质的序列也才1.5%,远没有病毒留下的多。
图:我们基因链中有8%内容来自于病毒。
所以我认为,病毒最终的目的就是将自己的基因段写入宿主基因里面,以此手段实现“永生”。成功的病毒说:“只要宿主不灭绝,我就永远是TA的一部分”!
预测病毒在疫情爆发后的变化。综上所述,为了“扩张成功”,造成此次新冠疫情的病毒很可能会逐渐“克制”自己,慢慢减少对人体的危害,以求与新宿主——人类长期共存。当然,我们的免疫系统在这一过程中同样起着重要的作用。
图:正在“吃饭”的免疫T细胞。
就是说,死亡患者和重症患者的比例将渐渐变少,发病潜伏期则可能更长,细胞因子风暴的发生概率会降低,病毒对除呼吸系统外其它器官的伤害也会降低。
当然,上述是对中国内部疫情走向的预估,国外疫情的走向真不好说,原因你懂的。另外,谁知道他们那里是“哪一辈”的病毒啊。
如有谬误,烦请指正。欢迎喜欢科学的朋友们关注:纯野生科学家。专业化繁为简,每天分享通俗易懂的科学小知识。 其他网友回答:病毒甚至连生物都算不上,不过它们要在世界上存在就需要不断地增殖,而这个过程可能造成宿主死亡,但是病毒却意识不到这一点,而且造成死亡还可能降低它们的传播。
病毒构造简单,仅仅是能够通过衣壳蛋白沾染在细胞上,如果细胞表面抗原契合病毒的蛋白构造,病毒就能感染细胞,将核酸注入细胞,利用细胞的核糖体、内质网等细胞器增殖,从这些方面看,病毒没有独立的趋利避害、新陈代谢的能力。由于病毒的这些特点,病毒的生物学分类就比较麻烦,很多科学家将它们排除在生物之外。从进化的角度来看,由于病毒只能在细胞中生存,所以部分科学家认为病毒是从细胞生命中脱离出的简单细胞器,先有细胞生命然后才有病毒,它们承载了一些基因,能够保留在水体或者冰冻的环境中,直到遇到合适的宿主才能感染;另一种假说认为病毒和早期的细胞生命可能同一时间产生,毕竟目前的生命科学认为地球的生命是从无机环境中演变而来的,当核酸和蛋白以及其他物质相互作用的时候可能产生细胞也可能产生病毒。
病毒在自然界中就是随波主流,大多时候暴露在空气中就死亡了,无论是在水体中或者空气中,它们只能随机地接触生物,遇到合适的能感染,遇到不合适的会死掉,遇到不那么合适的环境就将其作为中间宿主保存实力。病毒的所有行为都是借助细胞生命的增殖活动,仅此而已,它们并没有什么消灭宿主的最终目的,事实上在病毒传播的案例中,很多时候随着病毒的传播毒力反而会下降,因为如果造成生物体死亡的话讲降低它们传播的几率,也是一个自然选择的过程,能够和生命体长期共存的病毒才能更多代的繁殖,而在我们的人体基因中就固定了很多病毒的基因,逆转录病毒将基因整合在人类的核酸中,随着人类的繁殖,不能耐受这些病毒的存活率降低,慢慢地使整个人类中群都对某些病毒有天然的抗性,这种基因被称为内源性逆转录基因。
病毒没有思想没有意识,根本没有什么目的,只不过由于基因的复制性,当条件合适的时候核酸复制而且能够行驶基因功能,核酸复制是增殖的基础,而基因功能的表达则装配衣壳蛋白,核酸和衣壳蛋白装配在一起就是完整的病毒了。
其他网友回答:病毒的最终目的是和宿主共生。因为病毒没有宿主就不能分裂下一代,如果把宿主都干光了,它们自己也没有未来。其实病毒感染后杀死我们人类的,往往是我们的免疫系统。因为免疫因子对病毒的过度反应,它把所有细胞都当成病毒进行无差别攻击。最后杀死我们自己!
其他网友回答:1.目的这种东西,是人想要达到的效果,属于心理的范畴。病毒有没有思想?它们的目的是什么?不得而知。
2.病毒是不是有意识地消灭它的宿主,这也是不得而知。就像我不是鱼,所以不知道鱼儿快乐不快乐一样。
3.病毒一旦消灭了宿主,它也将灰飞烟灭。正所谓,皮之不存,毛将焉附。如果病毒有思维,且是理智的,那它就不会消灭它的宿主。正如我们正常人一样,我们不会毁坏自己的房子。
其他网友回答:病毒的最终目的是与宿主共生。很多病毒在多次传播后毒性会越来越低。
其他网友回答:谢谢邀请。
有些内容可能只是我的猜想,不要当真。
病毒的目的其实很简单那就是,生存下来,它想成为你基因的一部分,成为强大生物的一部分。
为了这个目的它不惜给你送经验,但是你接受不了这个经验大礼包,那就只能面临死亡。
病毒与细胞“战争”了几十亿年,这场战争,是促进生命演变,物种进化的关键基石。
单从变异速度来看,病毒碾压所有生命。不断地自我复制下,病毒更新换代的速度非常快,每年都会有大的变化。
真要拼个你死我活,病毒可以用它恐怖的变异速度,灭绝所有动物的。但毫无疑问,杀死宿主,毁灭赖以生存的环境,是最不利于延续的行为。
所以在自然选择下,病毒都是尽可能地降低自己的杀伤力。
一个在降低杀伤力,另一个则在努力适应,消灭对方,自然而然,绝大多数物种最终都能战胜新出现的病毒。
古往今来,真正被病毒灭绝的物种,凤毛麟角。
绝大多数,都是成功适应了。而每年都会出现各种各样全新的病毒,生物们免疫了一批,又有一批,如此反复,不断衍化着。
物种也就这样不断地进化着,病毒也就是这样不断进化。人类无数组抗体,都是这场持续几十亿年的‘见招拆招’的战争历史文本。
众生适应着病毒,病毒适应着众生,两者相杀又相生。
没了宿主,病毒无法延续,没了病毒,物种也不会有今天的繁盛。
与细菌一样,病毒的高级目标,就是彻底适应人体,废除自己所有的杀伤力,反而进化出利于宿主生存的功能,最终与宿主融为一体,被宿主所接纳为身体的一部分。但又与细菌不同的是,细菌的最高目标是共生,它只是活在人体内。
病毒则不同,它是融合。
病毒本身就只是一段遗传物质外加一层蛋白质外壳。当它适应出有益于生物的功能后,就会把自身的基因片段,插入到生物的基因中,世代流传。
如此病毒,也就是那段千锤百炼的基因片段,延续下去了。生物也获得了全新的进化,更有利于生存。
因为病毒会传染,一感染就是一群,所以可能会出现一部分成员获得抗体集体进化,而一部分成员还没进化的情况。
先获得抗体的这一群,相当于进化比同类高,比他们原有的同胞更利于生存,而落后的将面临淘汰。
这样病毒就跟随着更能适应的、进化更高的物种一起进化,一起生存下去。
威海链 » 从进化的角度来看,病毒的最终目的是消灭所有宿主,还是其它?
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