病毒與生物的協(xié)同進化。
一場疫情讓病毒活躍在公眾視線,人們對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”,必須利用活細胞里的各種細胞器和原料完成自我增殖,裂解宿主細胞。
研究發(fā)現(xiàn),噬菌體侵染細菌時,把DNA注入到細菌中,細菌也不是完全被動挨打,細菌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,這讓子代細菌快速識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)了細菌CRISPR序列。當(dāng)然,噬菌體含有的細菌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菌后,會驅(qū)使細菌專門殺死除自身以外的其他種類的病毒,使細菌被其專一奴役。這樣看來,噬菌體在與細菌的斗爭中不斷進化,其實比人類想象的要智能很多。
巨噬菌體與細菌間的博弈,只是病毒與宿主細胞、生物與生物之間復(fù)雜生存關(guān)系中的一個小小的縮影。噬菌體可侵染特定類型的細菌,引起細菌發(fā)生基因突變,促進細菌耐藥性的產(chǎn)生。
人類以及哺乳類動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)家認為如此普遍的突變令人費解,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,因為病毒變化無常、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胞的所有功能以便進行自我復(fù)制和傳播,因此相比捕食、環(huán)境改變而言,病毒是更大的進化壓力,能更大程度的促進細胞進化。所以,有人說:當(dāng)人類在進化歷程某一時期出現(xiàn)流行性疾病或者傳染病時,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,認識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)病毒之所以對生物細胞造成傷害,是由于病毒 必須利用活細胞里的各種細胞器和原料完成自我增殖,裂解宿主細胞必須利用活細胞里的各種細胞器和原料完成自我增殖,裂解宿主細胞,該種生存方式屬于寄生。
(3)細菌的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、da、b、d(請選填下列字母)。
a.編碼蛋白質(zhì)外殼的基因
b.細菌的CRISPR系統(tǒng)
c.編碼細菌核糖體的基因
d.參與轉(zhuǎn)錄和翻譯的重要酶的基因
(5)在與細菌的斗爭中,噬菌體利用細菌的CRISPR系統(tǒng)來為自己工作,對噬菌體生存的意義是 抵御其他病毒的入侵,實現(xiàn)宿主細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,實現(xiàn)宿主細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)人類在進化歷程某一時期出現(xiàn)流行性疾病或者傳染病時,人體要么適應(yīng)這種病毒,要么根除它們。請結(jié)合文中內(nèi)容和你對生命本質(zhì)的理解,談?wù)勀銓@一說法的認識:在進化過程中,人類與病毒協(xié)同進化,長期共存,相互適應(yīng);病毒也可能是進化壓力,促進細胞進化,人體免疫機能顯著提升則可能戰(zhàn)勝病毒在進化過程中,人類與病毒協(xié)同進化,長期共存,相互適應(yīng);病毒也可能是進化壓力,促進細胞進化,人體免疫機能顯著提升則可能戰(zhàn)勝病毒。
【考點】噬菌體侵染細菌實驗.
【答案】蛋白質(zhì);必須利用活細胞里的各種細胞器和原料完成自我增殖,裂解宿主細胞;雙螺旋;a、b、d;抵御其他病毒的入侵,實現(xiàn)宿主細菌專一地為自己子代病毒的增殖服務(wù),有利于其繁衍;在進化過程中,人類與病毒協(xié)同進化,長期共存,相互適應(yīng);病毒也可能是進化壓力,促進細胞進化,人體免疫機能顯著提升則可能戰(zhàn)勝病毒
【解答】
【點評】
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