病毒與生物的協(xié)同進(jìn)化。
一場(chǎng)疫情讓病毒活躍在公眾視線,人們對(duì)病毒有了深刻的敬畏,不禁讓人思考病毒與生物的關(guān)系。
19世紀(jì)末,研究者發(fā)現(xiàn)引起狂犬病的分子似乎比細(xì)菌小得多,將其稱作viru。1935年,人類第一次提純了煙草花葉病毒。病毒的生存方式就像“寄生蟲”,必須利用活細(xì)胞里的各種細(xì)胞器和原料完成自我增殖,裂解宿主細(xì)胞。
研究發(fā)現(xiàn),噬菌體侵染細(xì)菌時(shí),把DNA注入到細(xì)菌中,細(xì)菌也不是完全被動(dòng)挨打,細(xì)菌DNA中存在一種特殊DNA序列--CRISPR序列,攜帶有一些來自噬菌體的DNA片段,是親代DNA給侵染過的噬菌體所做的黑標(biāo)簽,這讓子代細(xì)菌快速識(shí)別并清除再次侵染的同種噬菌體。
科學(xué)家新近卻發(fā)現(xiàn)一些巨噬菌體,其基因組是普通噬菌體的4倍。巨噬菌體基因組中含有能編碼噬菌體蛋白外殼的基因,也含有編碼tRNA合成酶、轉(zhuǎn)錄起始因子等的基因,甚至還發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌CRISPR序列。當(dāng)然,噬菌體含有的細(xì)菌CRISPR序列,記錄的都是其他種類病毒的黑標(biāo)簽。當(dāng)該種巨噬菌體的基因注入細(xì)菌后,會(huì)驅(qū)使細(xì)菌專門殺死除自身以外的其他種類的病毒,使細(xì)菌被其專一奴役。這樣看來,噬菌體在與細(xì)菌的斗爭(zhēng)中不斷進(jìn)化,其實(shí)比人類想象的要智能很多。
巨噬菌體與細(xì)菌間的博弈,只是病毒與宿主細(xì)胞、生物與生物之間復(fù)雜生存關(guān)系中的一個(gè)小小的縮影。噬菌體可侵染特定類型的細(xì)菌,引起細(xì)菌發(fā)生基因突變,促進(jìn)細(xì)菌耐藥性的產(chǎn)生。
人類以及哺乳類動(dòng)物的基因中普遍存在許多適應(yīng)性的DNA突變,通過突變適應(yīng)環(huán)境的變化,但科學(xué)家認(rèn)為如此普遍的突變令人費(fèi)解,環(huán)境改變和壓力有多大才能造成如此多的突變?他們猜想病毒有可能是這些突變的來源,因?yàn)椴《咀兓療o常、能與成千上萬的蛋白質(zhì)發(fā)生相互作用。
病毒幾乎挾持宿主細(xì)胞的所有功能以便進(jìn)行自我復(fù)制和傳播,因此相比捕食、環(huán)境改變而言,病毒是更大的進(jìn)化壓力,能更大程度的促進(jìn)細(xì)胞進(jìn)化。所以,有人說:當(dāng)人類在進(jìn)化歷程某一時(shí)期出現(xiàn)流行性疾病或者傳染病時(shí),人體要么適應(yīng)這種病毒,要么根除它們。
探索精彩的生命世界,敬畏生命的精巧適應(yīng)和演化,認(rèn)識(shí)和合理利用生物之間的關(guān)系,也許是人類應(yīng)該學(xué)習(xí)的永恒主題。
(1)噬菌體等病毒的基本成分包括
蛋白質(zhì)
蛋白質(zhì)
和單種核酸分子(DNA或RNA)。
(2)病毒之所以對(duì)生物細(xì)胞造成傷害,是由于病毒 必須利用活細(xì)胞里的各種細(xì)胞器和原料完成自我增殖,裂解宿主細(xì)胞
必須利用活細(xì)胞里的各種細(xì)胞器和原料完成自我增殖,裂解宿主細(xì)胞
,該種生存方式屬于寄生。
(3)細(xì)菌的CRISPR系統(tǒng)出現(xiàn)在巨噬菌體的基因組中,其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是二者的DNA分子均為 雙螺旋
雙螺旋
結(jié)構(gòu)。
(4)巨噬菌體的基因組中含有 a、b、d
a、b、d
(請(qǐng)選填下列字母)。
a.編碼蛋白質(zhì)外殼的基因
b.細(xì)菌的CRISPR系統(tǒng)
c.編碼細(xì)菌核糖體的基因
d.參與轉(zhuǎn)錄和翻譯的重要酶的基因
(5)在與細(xì)菌的斗爭(zhēng)中,噬菌體利用細(xì)菌的CRISPR系統(tǒng)來為自己工作,對(duì)噬菌體生存的意義是 抵御其他病毒的入侵,實(shí)現(xiàn)宿主細(xì)菌專一地為自己子代病毒的增殖服務(wù),有利于其繁衍
抵御其他病毒的入侵,實(shí)現(xiàn)宿主細(xì)菌專一地為自己子代病毒的增殖服務(wù),有利于其繁衍
。
(6)文中倒數(shù)第2段提到:當(dāng)人類在進(jìn)化歷程某一時(shí)期出現(xiàn)流行性疾病或者傳染病時(shí),人體要么適應(yīng)這種病毒,要么根除它們。請(qǐng)結(jié)合文中內(nèi)容和你對(duì)生命本質(zhì)的理解,談?wù)勀銓?duì)這一說法的認(rèn)識(shí):在進(jìn)化過程中,人類與病毒協(xié)同進(jìn)化,長(zhǎng)期共存,相互適應(yīng);病毒也可能是進(jìn)化壓力,促進(jìn)細(xì)胞進(jìn)化,人體免疫機(jī)能顯著提升則可能戰(zhàn)勝病毒
在進(jìn)化過程中,人類與病毒協(xié)同進(jìn)化,長(zhǎng)期共存,相互適應(yīng);病毒也可能是進(jìn)化壓力,促進(jìn)細(xì)胞進(jìn)化,人體免疫機(jī)能顯著提升則可能戰(zhàn)勝病毒
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