病毒和病毒组
什么是病毒?
[大键琴乐曲]
[在一个动画场景中,一群穿着17世纪荷兰服饰的人站在古阿姆斯特丹的一条运河边。背景中,一条旋转着、闪烁着的线滑过城市的建筑群。]
17世纪,一场疾病席卷了阿姆斯特丹。
[旋转的线条形成一个旋转的螺旋,螺旋逐渐扩大并占满整个画面,然后收缩并呈现出一幅古代大师画作,画上是一群荷兰人,他们眼睛里呈现一圈圈的螺旋线。]
人们都为......郁金香而疯狂。
[一朵盛开的郁金香动画将这群人从屏幕上推走。随后出现一幅17世纪荷兰静物画,画中是一瓶漂亮的花。]
在这段郁金香狂热时期,一位著名画家为你画一幅郁金香的静物画,甚至还没有买一株稀有的花苞贵。
[镜头沿着画作向下移动,定格在郁金香动画的球茎。球茎周围出现很多金币。]
其中最令人向往的是“碎色郁金香”。科学家后来得知它的特殊外观是由病毒引起的但当时没有人知道。我们那时甚至不知道病毒的存在!
[条纹花瓣郁金香图溶解,化作一幅破碎的郁金香的档案插图,花瓣上是白色和彩色相间的条纹。然后,这张插图溶解为一张显微镜下的马铃薯y病毒的图像,这是一种与郁金香爆裂病成因有关的病毒。]
两百年后,另一种疾病席卷了荷兰。
[一座卡通风车俯瞰着一片生机勃勃的植物。]
只是这一次,它并没有产生漂亮的花朵,而是产生了垂死的烟草植物。
[烟草植株的叶子枯萎凋零。]
研究人员发现,这种疾病是由一种小到甚至在显微镜下都看不到的东西引起的。一位研究人员称其为“病毒”。
[透过显微镜可以看到小而模糊的形状。增加显微镜放大倍率,物体仍然模糊不清。最后,画面显示出“病毒”一词。]
今天, 我们能够使用电子显微镜看到病毒,并且我们正在了解更多它们的运作方式。
[一位科学家坐在她的电子显微镜前。病毒的卡通图像在她的屏幕上移动。我们放大画面,仔细看看。]
我们知道, 病毒基本上只是制造更多病毒的前奏——含着复制任务的遗传物质包裹在外壳内。
[一个卡通病毒吐出几个自己的分身。]
但它们不会自己爬行, 游泳或复制。
[打喷嚏]
[科学家透过她的显微镜看着卡通病毒。她打了个喷嚏,一条代表病毒传播路径的曲线蜿蜒而出。]
它们需要传播给宿主。不论是细菌、郁金香、火鸡或人类,我们身上都有病毒。病毒能够感染所有生物,并且可能与生命本身一样古老。绝大多数病毒对人类根本没有害处。
[镜头跟着打喷嚏的轨迹经过卡通细菌、郁金香、火鸡和人类。画面切换为地球在太空中旋转的动画。数十种不同形式和颜色的病毒动画从地球上蔓延开来。]
在感染人类的病毒中,有些病毒,如疱疹病毒,是与我们一起进化的。地球上几乎每个人身上都有病毒,而且一般来说,它们并不致命。
[一个巨大的疱疹病毒动画漂浮在行走的人群中。]
随着人们开始驯化动物并以群居的方式生活在一起,其他种类的病毒也出现了,比如麻疹和天花。
[镜头在当前场景继续移动。一个谷仓和奶牛出现在前景中,天花病毒动画在它们后面升起。]
[牛哞哞叫]
最近,出现了新的病毒种类。当人类或农场动物与野生动物接触时,这些“新兴”病毒通常会出现。与其说它们是新病毒,不如说他们对我们而言是新病毒。
[穿过行走的人群,出现了城市景观画面,画面上是更多行人的剪影。建筑物侵占了森林,一只卡通蝙蝠飞了出来。]
一种最初进化来感染蝙蝠的病毒可能发生变异,并传染给骆驼。
[一个图形旋转出现,是一个病毒的圆形轮廓,轮廓上有两个分别显示蝙蝠动画和“蝙蝠”一词的“窗口”。动物和文字发生旋转,窗口中同时出现了骆驼和“骆驼”一词。]
随着病毒在骆驼的细胞内繁殖,也许这一次它会突变成一种可以感染人类的形式。
[图形再次旋转,最后骆驼变成了人类和“人类”一词。]
这正是研究人员认为的一种名为MERS的冠状病毒的情况。
[“中东呼吸综合征(MERS)”一词出现在图形中心,图形再次旋转,变成一只蝙蝠。]
MERS和类似的感染被称为人畜共患病,指的是当病毒从动物传染给人类时出现的疾病。
[“动物传染病”一词出现。画面背景出现一个人和一只猪的剪影。]
大约60%的人类传染病在传播到人类之前,是从其他物种或在其他物种之间传播的。
[画面上出现一个饼状图,形状类似圆形病毒。饼状图约60%被涂上颜色并标记为“动物传染病”。一些动物传染病名称出现在图表边缘:莱姆病、禽流感、昏睡病、疟疾、狂犬病、黄热病。]
SARS-CoV-2这种COVID-19背后引发大流行和全球经济危机的病毒于2019年首次被发现,并很快被认为与菊头蝠中发现的病毒有密切关联。
[SARS CoV-2病毒简图切换为类似形状的蝙蝠病毒简图,标记为RaTG13。背景里蝙蝠动画在飞。]
当我们砍伐森林、建造大型工业农场并推动气候变化时,我们会病毒传播到我们及其他地方创造了新的途径。
[传送带上承载着森林、农场建筑和工厂。随着这些承载物在传送带边缘掉落,出现了病毒形态和人类剪影。]
通过破坏自然环境,我们破坏了数百万年来形成的保护,使生活在这里的物种同时也是造成破坏的物种——我们——面临更大的风险。
[人类和病毒画面之后是树木和蝙蝠,代表自然进化的生态系统。这些之后又让位于驯养动物和其他病毒形态。]
病毒、郁金香和人类都是相互关联的,如果只将我们视为独立或对立的力量,就会错失理解科学和拯救生命的机会。
[一群人站在一片郁金香前。他们后面漂浮着病毒。]
未来与疾病抗争的一部分内容将是保护我们星球的生态系统,并研究病毒和承载病毒的作为病毒宿主的极其多样的生物体。
[病毒、郁金香和各种动物(包括人类)围绕着一个地球动画,在太空中旋转。]
[演职员表。]
我们与病毒之间的平衡
从海洋深处到山顶,地球上任何有生命的地方,都有病毒——包括我们自己的身体内。
你可能听说过人类微生物组,即是生活在我们身上和我们体内的细菌群落以及其他微生物。
“科学家预计,我们每个人体内或身上长存的细菌细胞数量大致与人类细胞一样多,”博物馆的无脊椎动物学部门的馆长Rob DeSalle说。
正如我们有一个微生物组一样,我们也有一个病毒组。数以万亿计的种类惊人的病毒称我们为“家”。
我们首先想到的病毒当然是那些会导致疾病的病毒。但疾病只是其中的一小部分。
无论科学家在观察我们体内或身体的哪个部位,他们都会发现病毒群落:在我们的血液和内脏,皮肤,口腔和肺部,神经系统和生殖系统中。这些病毒的表现因人而异。许多病毒是良性的或有益的。有些甚至无法感染我们自己的细胞。
病毒帮助塑造了我们的进化并使我们成为了我们自己。
鉴于人类微生物组中有大量细菌,我们的大多数病毒定殖体可能是噬菌体:这是一种依赖着细菌宿主,感染细菌宿主并在其中自我复制的病毒。有时噬菌体会杀死它们的宿主细菌,有时它们会将自己的DNA添加到宿主的DNA中,有时它们只是在旁游荡并等待合适的条件发挥作用。作为我们体内复杂微生物生态系统的一部分,我们病毒组中的噬菌体可能影响我们微生物组中细菌的平衡,进而影响我们的健康。
我们病毒组的其他重要成员,可以通过感染人类细胞从而更直接地影响我们。我们对其中一些病毒很了解,尤其是那些会导致疾病的病毒。其中一些病毒会使我们患上急性病,而另一些可能会感染我们的细胞却很长一段时间不会导致生病,甚至永远不会。但许多感染人类细胞的病毒似乎是仅是无害的乘客。其中一些已经陪伴了我们数千年甚至数百万年。他们的祖先感染了我们的祖先。随着我们的进化,它们也与我们一起进化。而且由于许多病毒可以将自己的遗传物质插入宿主的DNA中,因此病毒是我们历史中亲密而重要的一部分。
例如,哺乳动物需要一种被称为“合胞素”的蛋白质来构建功能正常的胎盘,从而滋养和保护正在发育的胚胎。合胞素的基因来自于1亿多年前感染了哺乳动物祖先的病毒。如果没有那个病毒,我们可能永远不会出生。
每当我们遇到一种新的危险病毒时,我们的免疫系统就会立即识别病毒并保护我们,使用我们的祖先在数百万年的时间里与包括病毒在内的病原体交锋后发展起来的工具。疫苗的工作是提醒免疫系统注意某一特定病毒或其他病原体;提前警告可以起到很大的作用。无论好坏,病毒帮助我们进化,塑造了我们本身。
社区免疫倡议是在疾病控制和预防中心以及博物馆和图书馆服务研究所的资助下实现的。有关更多信息,请访问www.communitiesforimmunity.org
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