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让我们一起读《病毒星球》
没有合适的时间和地点阅读。当一个人有阅读的心情时,他可以在任何地方阅读。如果他知道读书的乐趣,他会在学校内外都读书,不管世界上有没有学校。他甚至可以在最好的学校学习。
——林语堂的生活艺术
内容简介
★69%的人携带致癌病毒,但有关方面并不知道。
★止咳糖浆不仅能给感冒患者心理上的安慰,还有一定几率引起心悸甚至死亡。
★本质上,人类只是一堆不断混杂、忽明忽暗的DNA,8%的片段还是来自病毒。
★病毒带给我们死亡和痛苦,也带给我们生命和未来。
★生病的时候,总想摆脱病毒。看完这本书,你会感谢病毒。
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早在人类出现之前,病毒就占领了这个星球,在经历了高温、寒冷或干旱等极端条件后,现在病毒依然无处不在,而最近用来对付病毒的小玩意,如抗生素或感冒糖浆,也无法毫发无损地伤害病毒。
病毒在我们的DNA中留下了丰富的信息,人类8%的DNA片段来自病毒。毫不夸张地说,他们是我们的远祖。但是要小心,人类DNA中这些休眠的片段在一定条件下可以复活并重组为活性病毒。
病毒并不总是令人讨厌的。人类吸入的氧气中有十分之一受益于病毒。人乳头瘤病毒被认为是宫颈癌的罪魁祸首,男女分布广泛,但在大多数情况下,他们与人类和平共处。病毒在不同的宿主之间穿梭,有一定的机会携带上一个宿主的一些基因片段,然后插入下一个宿主的基因中。当你哀叹人类或其他物种的多样性时,不要忘记病毒也有助于这一点。
不可否认,病毒是天生的冷血杀手。一条小溪,埃博拉,非典,这些病毒让人类大吃一惊。它们原本只攻击蝙蝠、老鼠或鸟类,但自然进化无意中将人类列入病毒黑名单。虽然疫苗不断更新,但进化的力量让病毒一次又一次地突破我们的防御。
这本书将帮助你重新认识病毒与人类的关系,了解人类在万物中的地位。
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在这本100多页的书中,齐默完成了其他作者用500页就能达到的目标:揭开日常生活的面纱,重塑我们对日常生活最本质部分的认知。-"华盛顿邮报"
《病毒星球》的写法简单优雅。齐默探索了病毒在地球上其他生命进化中扮演的关键角色,并讲述了科学家最近是如何发现隐藏在病毒中的惊人秘密的...从普通感冒到巨型病毒,这是一本引人入胜、发人深省的病毒科普书。-"守护者"
我是齐默的死忠粉,《病毒星球》让我上瘾了。这本书思想深刻,叙述准确,翻页让人越来越好。齐默有一种神奇的能力。在讲关于自然的新奇故事的同时,他能更新你对自然的思考和理解,永远科学准确。——《血液流行病:埃博拉的故事》的作者理查德·普雷斯顿
作者简介
知名科普作家卡尔·齐默在耶鲁大学教授科学与环境写作。他写了许多科普作品,包括《进化》、《在水边》、《万物的雕刻》等。2007年获国家科学院科学传播奖,是该领域的桂冠荣誉。
刘洋,翻译家,毕业于北京大学,获得芝加哥大学分子、遗传和细胞生物学博士学位。他是九三学社成员,科学作家、记者,科学松鼠会会员,果壳网智牛App主编。合作出版《色声何时味甜》《百尾千叶》《冷恋》等作品以及《移情时代》《永恒的海拉》等译作。
目录
前言
传染性活体液介绍
老朋友
1不是普通感冒
祈求星星的眷顾
3只长角的兔子
到处
4敌人的敌人
5受感染的海洋
6人体内的“寄生虫”
带着病毒走向未来
7场新灾难
8融入美国
9预测下一场瘟疫
10长告别
末端冷却塔中的“外宾”
谢谢你
参考
引入传染性活流体
——烟草花叶病毒和病毒世界的发现
在墨西哥奇瓦瓦东南80公里的沙漠中,有一座名叫内卡山的荒山。2000年,几名矿工在山脚下错综复杂的地下洞穴中工作。当他们挖到300米的深度时,一个陌生的世界突然出现在他们眼前。这个空房间宽约9米,长近30米。天花板、墙壁和地面上都有光滑透明的石膏晶体。有矿物晶体的洞穴并不少见,但奈卡“水晶洞”就不一样了。洞内所有晶体体积惊人,长度超过10米,最重的一颗重达55吨。这些水晶不是我们通常理解的用在项链上的小水晶,而是像山一样大,每个人都可以爬上去。
纪录片。奈卡水晶洞
slide.news.sina.com.cn
自从洞穴被发现以来,许多科学家被允许进入这个神奇的水晶洞穴,格拉纳达大学的地质学家胡安·曼努埃尔·加西亚-鲁伊斯就是其中之一。根据他自己的研究,他确定了这些晶体的年龄,这些晶体形成于2600万年前,当时火山活动创造了内卡山脉。当时山上有一些空洞穴,里面装满了含有矿物质的热水。火山岩浆不断释放热量,使水保持在58摄氏度的高温,这是矿物沉淀和晶体形成的理想温度。就这样,洞穴中的水神奇地保持了几十万年来这种完美的温度,使水晶可以长成今天的庞然大物。
2009年,加拿大不列颠哥伦比亚大学的科学家柯蒂斯·萨特尔参观了水晶洞。他和他的同事从洞里的水坑里舀了一些水,带回实验室进行分析。如果你了解Sarteur的研究领域,你会发现分析洞穴中的水是一件令人费解的事情。萨特的学术研究与晶体、矿物甚至任何石头都没有关系。他研究病毒。
水晶洞里从来没有人,也没有病毒。事实上,山洞里连一条鱼都没有。这个神奇的洞穴与世隔绝了几千万年,仿佛是生物界之外的独立存在。然而,萨特的来访确实让你很高兴。他把水晶洞带回来的水放在显微镜下,每一滴水中都有2亿个病毒。
同年,科学家达纳·威尔纳也开启了自己的病毒探索之旅。但这次她没有去任何洞穴,而是“潜入”了人体。威尔纳和他的同事从人类痰液中分离出了一些DNA片段。他们将这些脱氧核糖核酸片段与在线数据库中数百万个现有序列进行了比较。当然,片段中的DNA大部分来自人体,但同时也有相当一部分来自病毒。在此之前,科学家一直认为健康人的肺部没有病毒或细菌。然而,威尔纳发现,人类肺部平均有174种病毒,其中只有10%是已发现病毒的近亲,其余90%就像藏在水晶洞里的病毒一样奇特。
病毒世界向科学家敞开了大门。从地下深处,到撒哈拉沙漠的沙子,再到南极冰盖下一英里深的湖水,新发现的病毒无处不在,庞大的数字让科学家们措手不及,没有时间仔细研究。病毒学仍然是一门非常年轻的学科。几千年来,我们对病毒的了解只是它们能让人生病甚至杀人。直到现在,虽然我们已经看到了病毒对人的影响,但我们不知道它们是如何做到的。甚至“病毒”这个词也是矛盾的。它是从罗马帝国继承下来的,当时罗马帝国的意思是蛇毒或人类精液。这个词被赋予了两层含义:“毁灭”和“创造”。
几个世纪后,“病毒”一词逐渐呈现出另一种含义。它可以指任何传染性物质,如伤口的脓,或者可以通过空空气神秘传播的物质。甚至有些“病毒”可以渗透到纸里面,用手指一碰就会生病。
直到19世纪末,“病毒”一词才接近我们现在的意思,而这种变化是由于一场农业灾难。荷兰烟草农场的作物被一种疾病洗劫一空,这种疾病在曾经活着的叶子上留下了死亡组织的碎片,所有的植物都受到了影响,农场没有收成。
1879年,贫穷的荷兰农民向年轻的农业化学家阿道夫·迈耶求助。迈耶仔细研究了这场灾难。他把摧毁烟草农场的疾病称为烟草花叶病。这些植物生长的环境,包括土地、温度和阳光,是迈耶的研究对象,但迈耶根本没有发现受感染植物和健康植物有什么区别。他推测这些植物可能被一些看不见的病原体感染了。此前,植物学家发现真菌可能会感染土豆和其他植物,所以迈耶也在烟草中搜索真菌感染,但一无所获。他也看了看寄生虫,但还是一无所获。
最后,迈耶从患病植物中提取汁液,注射到健康植物中,健康植物被感染。迈耶意识到一定有一些微小的病原体在植物中繁殖。他从受感染的植物中提取了一些汁液,放在实验室里培养。结果,一些细菌菌落真的生长了。这些菌落长得越长,就越大,最后迈耶不用显微镜设备就能直接看到。迈耶从这些患病的组织中培养出细菌,涂抹在健康的植物上,在健康的植物上没有引起同样的症状,所以他不得不放弃。病毒世界继续保持沉默。
几年后,另一位名叫阿蒂努斯·贝耶林克的荷兰科学家开始了从迈耶停下的地方寻找病原体的旅程。他想,会不会是某种比细菌小得多的病原体感染了烟草花叶病?他磨碎受感染的植物,用细滤器过滤汁液,去除植物细胞和细菌,然后将澄清的液体注入健康的植物。现在,烟草生病了。
Bayelink再次研磨新感染的植物,过滤汁液,得到的液体可以继续感染更多健康的植物。受感染植物的研磨液中一定有比细菌更小的东西。它们可以自我复制并感染疾病。1898年,拜伊林克称它们为“传染性活体液”。
这些液体中所含的物质是所有生物学家从未见过的生命形式。这些物质不仅极其微小,而且非常坚韧。酒精未能使滤液具有传染性,甚至将液体加热至沸腾,但这些物质似乎仍然毫发无损。拜尔林克浸湿了滤纸
在滤液中,让液体蒸发,直到滤纸完全干燥。三个月后,他又把滤纸浸在水中,然后用浸过滤纸的水去感染烟草,烟草还是有可能感染的。
巴伊林克将这种神奇的物质称为他的“传染性活流体”病毒,这是它第一次以熟悉的意义被使用。但是,Bayelink只是用这个词来区分它与以前已知的物质,从而表明该物质不是动物、植物、真菌或细菌。他们是什么,贝耶·林克也没有结论。
人们很快发现,贝林克发现的只是许多病毒中的一种。在20世纪初,其他科学家使用类似的过滤后感染方法来寻找其他疾病的致病病毒。他们甚至最终掌握了一种让病毒增殖的方法。这种方法不依赖于活的动物和植物,而只依赖于在培养皿或烧瓶中培养的一些细胞。
但是当时的科学家对病毒是什么仍然有不同的看法。有些人认为病毒只是化学物质。其他科学家认为病毒是生长在细胞中的寄生虫。关于病毒的一切都是有争议的,科学家们甚至无法就这些病毒是否活着达成共识。1923年,英国病毒学家弗雷德里克·特瓦特甚至宣称:“人类无法确定病毒的性质。”
得益于化学家温德尔·斯坦利的工作,越来越多的人意识到病毒带来的困惑。20世纪20年代,斯坦利还是个学生,他在学校里学会了结晶的手段:分子可以聚合成重复的结构,形成晶体。晶体可以表现出这种物质通常不会表现出的特性。比如科学家用X射线照射晶体,通过观察射线的反射方向,就可以推断出晶体中分子的排列规律。
20世纪初,晶体帮助解决了生物学中最大的谜团之一——酶到底是什么。科学家们早就知道动物和其他生物会合成酶,这些酶可以发挥不同的功能,比如分解我们吃的食物。科学家试图结晶酶,发现酶的本质是蛋白质。病毒也可能是一种蛋白质吗?斯坦利很好奇。
他选择了熟悉的烟草花叶病毒,并开始尝试结晶病毒。斯坦利在40年前效仿了拜伊林克,从受感染的烟草植物中获取汁液,并用细滤器过滤。为了使病毒晶体尽可能不含杂质,斯坦利尽最大努力从“传染性活液”中除去除蛋白质以外的所有化合物。
图1:感染世界各地植物的烟草花叶病毒
大卫·古德森,由RCSB·PDB“月度分子”提供
在高度纯化的液体中,斯坦利观察到微小的针状晶体开始生长。它们慢慢长成乳白色的薄片。这是人类历史上第一次有人在没有任何工具的情况下用肉眼观察到病毒。
病毒晶体立即变得像矿物一样坚硬,但它们像微生物一样新鲜。斯坦利把这些病毒晶体像盐一样储存在厨房里,几个月都没有理会。当这些晶体中的一部分溶解到水中后,仍然可以恢复成看不见的病毒,再次感染烟草,其凶猛程度不亚于以前。
斯坦利在1935年发表了他的实验结果,他的发现震惊了世界。《纽约时报》评论说,这一发现“动摇了生与死的区别”。
然而,斯坦利犯了一个不容忽视的小错误。1936年,英国科学家诺曼·佩里和弗雷德·鲍登发现,病毒不仅由蛋白质组成。其实蛋白质占病毒的95%,另外5%是另一种神奇的长分子,那就是核酸。很多年后,科学家会发现,核酸是构成基因的物质,正是在核酸的指导下,细胞才能合成蛋白质等分子。我们人类的细胞将基因的信息储存在双链核酸中,双链核酸的全称简称为DNA。很多病毒的基因也是以DNA为基础的,但同时很多病毒使用的是单链核酸,也就是核糖核酸,简称RNA。上面提到的烟草花叶病毒就是这样一种病毒。
斯坦利结晶烟草花叶病毒四年后,一个德国研究小组终于成功地看到了一种病毒。工程师们在20世纪30年代发明了新一代显微镜。在新技术的帮助下,人们可以观察到比以前小得多的物体。古斯塔夫·考斯切尔、埃德加·普凡库奇和赫尔穆特·鲁斯卡将烟草花叶病毒晶体放入纯水中,放在新仪器下观察。1939年,他们发表了观察结果,描述了他们在显微镜下看到的一些300纳米长的微小杆状结构。在此之前,没有人见过如此微小的生物。我们来做个比较。如果你在桌子上撒一粒盐,现在看这个小颗粒,它的一面可以有10个表皮细胞或100个细菌。如果用烟草花叶病毒,可以放下1000个。
在接下来的几十年里,病毒学家继续深入“拆解”病毒,希望能全面了解它们的分子组成。科学家们发现,病毒和人体细胞中都有核酸和蛋白质,但它们之间有很多区别。人体细胞中充满了数百万种不同的分子。细胞利用这些分子感知环境,在环境中爬来爬去,吞食养分,然后生长,最后决定是要一分为二还是为了同伴的利益而放弃生命。病毒通常比细胞简单得多,大多数病毒的蛋白质外壳中只包裹着少数基因。
病毒学家逐渐发现,尽管病毒的遗传信息非常少,但它们仍然可以通过劫持其他活生物体来复制自己。病毒将它们的基因和蛋白质注入宿主细胞,将它们变成“铸造厂”,帮助它们复制。一个小病毒进入一个细胞,一天之内就有可能产生成千上万个病毒。
20世纪50年代,病毒学家已经掌握了关于病毒的基本信息,但他们远远没有满足。毕竟,我们甚至不知道病毒是如何让人生病的。为什么乳头瘤病毒能让兔子长角,为什么在世界上每年能导致几十万宫颈癌?为什么有些病毒会杀人,而有些病毒相对无害?病毒如何征服宿主的防御系统,如何比地球上任何其他物种进化得更快...当时,科学家们对这些问题一无所知。当时他们并不知道,一种未来会被命名为HIV的病毒已经从黑猩猩和大猩猩传播到了我们这里,30年后,这种病毒将成为人类历史上最凶残的杀手之一。病毒学家无法想象地球上病毒的巨大数量,他们甚至无法猜测地球上生命的遗传多样性有很大一部分包含在病毒中。他们不知道我们呼吸的氧气很大一部分是借助病毒产生的,甚至我们星球的温度也与病毒的活动密切相关。当然,他们无法想象人类基因组的一部分来自感染我们远古祖先的成千上万种病毒。甚至今天地球上的生命也可能起源于四十亿年前的病毒。
今天的科学家都知道这些事情。更准确地说,他们都听过这些说法。他们意识到,从遥远的水晶洞穴到我们人体内部,地球是一个病毒星球。虽然科学家对此知之甚少,但至少他们的探索已经开始了。
我们也从这里开始吧。
《病毒星球》“1不是普通感冒:鼻病毒如何温柔征服世界”详情请看下期~ ~
来源:病毒星球卡尔·齐默,豆瓣
本期编辑:娜奥米