破译微生物密码(1 / 1)

病毒之谜

细菌的“弟弟”

当我们在研究微生物的时候,我们不能不讲到病毒,因为它是微生物家族中的一员,和我们人类的关系太密切了。

病毒,我们可以称它为细菌的“弟弟”,它的大小约在0.02~0.25微米之间,它的结构比细胞更为简单,通常由外壳蛋白和内部的核酸组成,这种内部核酸可以是核糖核酸(又称RNA),也可以是脱氧核糖核酸(又称DNA)。病毒的又一个特点是它要依靠宿主生物才能够进行复制繁殖,它的宿主生物可以是动物,也可以是植物或细菌。病毒的核酸部分,携带着病毒的全部遗传信息,在病毒的复制中起着决定性的作用。

细菌的克星——噬菌体

以细菌作为宿主的这类病毒,我们称之为噬菌体,如果把它的名字通俗化,可以称为“吃细菌的生物体”。噬菌体可以说是细菌的克星。我们在读《西游记》时,常被孙悟空与二郎神斗法的精彩场面所吸引,俗话说“一物降一物”,细菌虽然神通广大,一旦碰上噬菌体,它也只能败下阵来。

噬菌体和发酵行业有很密切的关系。

在微生物发酵生产过程中,要严格防止杂菌的污染,因为一旦染上了杂菌,不仅会造成产量的降低,而且由于产物变得复杂,会使发酵后产品的纯化处理遇上很大的困难。但最使工程技术人员感到头痛的是噬菌体入侵发酵罐后造成的污染。

一旦噬菌体遇上了细菌,它就会在细菌的细胞膜上找上一个适当的位置,紧靠上去,在细胞膜上“钻”一个洞,把体内的核酸注射入细胞内,这些核酸就可以利用细菌体内的各种养分,繁殖新的噬菌体,这种繁殖复制过程的速度相当快,其危害也是很大的。

让我们来看这样的一幕:当一个工厂正在发酵罐中生产味精时,噬菌体侵入了发酵罐。于是,几十吨甚至上百吨的原料变成了噬菌体和它的分解产物,而不是人们所期望的味精。在这种情况下,所有的产品只能排放入污水处理系统,这不仅造成了巨大的经济损失,而且还得花力气对污水进行处理,必要时整个工厂得停工数日,对发酵系统进行全面消毒,以免造成噬菌体的再次污染。

当然,对于人类来说,噬菌体并不完全是起坏作用的,由于它们的结构简单,繁殖速度快,已在生物工程的研究和生产中成为一种应用广泛的生物材料。

植物也会得病毒病

病毒不仅会感染微生物,而且也会感染植物和动物。

对于植物病毒病的研究,主要是环绕植物保护工作开展的。科学家在这方面已取得了很多的成果。

例如,烟草花叶病毒是一种被研究得很多的植物病毒。它感染烟草后,烟草的叶子就会出现花斑,因而不能再用来制造香烟。这类病毒有着很规律的外形,在电子显微镜的照片中,可以清楚地看到,它们很像玉米棒子。它们的外壳蛋白由许多结构相同的蛋白质亚基组成,就像玉米粒排在玉米棒子上面一样,列在病毒的周围,而它们的核心是病毒的核酸部分。科学家将它们的蛋白与核酸分开,发现决定其复制的是核酸而不是蛋白。这个特征,对于所有病毒来说都是一样的。

再例如,柑橘黄龙病是我国南方柑橘园中常见的一种病毒症。柑橘树被它感染之后,枝叶开始变黄。由于病情来势迅猛,又没有很有效的治疗手段,人们往往只能将病树砍下烧毁。

科学家发现,有些植物病毒病的传播是由一些昆虫造成的,科学家已在稻飞虱的唾液腺中找到了水稻矮缩病的病毒。

对于植物病毒的防治,科学家提议应注重防疫工作,早发现,早处理,并要注意消灭传播病毒的害虫。

预防病毒病的疫苗

现在让我们把注意力转向动物病毒。危害人类和动物的病毒病已经发现了很多种。大家所熟悉的如肝炎、黄热病、小儿麻痹症、牛羊口蹄疫等等,依然困扰着世界。尚未找到治疗良方的艾滋病也是由一种被称为艾滋病病毒感染引起的。

在历史上,病毒病曾造成过严重的危害。1917年至1918年流行于世界范围的病毒性流感,曾经夺去2000万人的生命。由于病毒的结构和繁殖的方式和细菌不同,所以无法用抗菌素类药物或其他控制细菌病的药物来治疗,但病毒像细菌一样,会刺激宿主产生抗体,用以对抗下次再来的病原体。科学家发现,可使用减弱毒性的或者杀死了的病毒作为疫苗,实施预防注射,使人体(或动物)产生抗体,以保护人体(或动物)免受病毒的侵袭。

牛痘就是一种预防天花的疫苗。

1980年,世界卫生组织(WHO)宣布天花已在全世界被消灭,但在过去,它曾经是一种极为可怕的传染病,感染上天花的人即使侥幸不死,也会在脸上留下明显的疤痕。18世纪,英国医生爱德华·琴纳发现,在工作环境中接触到牛痘(牛的一种病毒感染)的工人,例如挤牛奶的女工,就不会感染人类的天花。琴纳认为,人的天花与牛痘有关联,接触到牛痘后就获得了某种对天花的抵抗力。1795年,琴纳把从母牛**脓疮中提取出来的血清涂擦在一个8岁男孩的皮肤上,6个星期后。琴纳再让这男孩接触由天花患者身上得来的脓液,结果这个小男孩也并未感染上天花,显然男孩已从毒性较小的牛痘中获得了免疫力。在这以后,琴纳又做了23次相同的实验。1798年,琴纳发表了他的研究报告,但当时的人并不承认他的成果,有人还对他讥笑,直到半个世纪以后,人们才认识到琴纳成果的重要性。医务工作者用从健康牛羊感染病毒后取得的牛痘疫苗来做预防接种,最终在地球上消灭了天花。

今天,生物制品研究所已能制取多种的疫苗,如小儿麻痹症疫苗、肝炎疫苗、流感疫苗等等,但科学家也发现,问题并不像原来想象的那么简单,如预防病毒性流感的疫苗有时效力不大,这是因为引起流感的病毒的种类实在太多,而且它们还在不断地形成新的变种,原来制造的疫苗显然不能应付新的局面。在攀登上一座高峰之后,人们才会发现其实前面还有更多的高峰在等待着。