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揭秘:人类对细菌的五大应用  

2011-03-25 14:34:38|  分类: 创意无限 |  标签: |举报 |字号 订阅

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哪里有生命,哪里就病毒。地球上每个生物系统中都存在病毒,它是种类最为丰富的生物体。可能活体细胞首次开始进化时,病毒就已经存在了。虽然病毒经常给我们带来各种麻烦,但是我们的世界能够离开病毒吗?答案是否定的。病毒在生态环境、生物进化、医学领域以及工业领域都具有极其重要的作用。请继续阅读下节,了解病毒如何帮助生物进化?

 

生态环境与生物进化

病毒是水生环境中数量最为丰富的一种生物体。海洋中的病毒是细菌和古生菌的15倍,一匙海水中大约包含100万个病毒,其中大部分是噬菌体,对动植物非但没有害处,反而,这些病毒对于海水和淡水生态系统来说是必不可少的:

揭秘!人类对病毒的五大应用
National Geographic/Getty Images
病毒可以维持海洋的生态平衡

 

首先,90%的海洋生物是由微生物组成的。病毒能够感染并摧毁水中微生物群体中的细菌,从而形成海洋环境中碳循环最重要的一个环节。据估计,病毒每天能杀死20%的微生物,是摧毁有害藻类大量繁殖的主要力量,从而可以减少藻类大量繁殖对其它海洋生物的威胁。而且,病毒能够使细菌细胞中的有机分子得以释放出来,从而刺激新生细菌和海藻的生长。

其次,病毒还是不同物种间重要的天然基因转移工具,它能够增加基因多样性并促进生物进化。一般认为,病毒在生物早期进化中扮演了主要角色,现在病毒仍然是地球上未知基因的最大贮藏库。

第三,病毒能够增强海洋中的光合作用,因此每年能够减少大气中3亿吨二氧化碳。

当然,海洋病毒对生态也有巨大的危害性。跟任何生物体类似,海洋生物很容易患病毒性感染。在1988年和2002年,成千上万的斑海豹在欧洲被海豹温热病毒杀害。其它许多病毒如卡利色病毒、疱疹病毒、腺病毒和细小病毒都能在海洋哺乳动物中传播。请继续阅读下节,了解病毒如何在生命科学和医学中发挥作用?
 

生命科学和医药

病毒对分子与细胞生物学研究具有重要意义。例如,在遗传学研究中,病毒能够帮助我们理解分子遗传学的基本构架如DNA复制、转录、RNA转录后加工、转化、蛋白质转运以及免疫学。

揭秘!人类对病毒的五大应用

Photographer: Lisa F. Young | Agency: Dreamstime.com
病毒在医学领域发挥重大作用

 

此外,遗传学者经常利用病毒作为载体将基因植入研究细胞中,这对细胞中外来杂质研究或是新基因植入基因组的影响研究很有益处。

同样, 在癌症治疗和基因疗法方面,病毒也显示出巨大作用。如溶癌病毒疗法也把病毒作为载体来治疗各种疾病,因为它们能够对特定细胞和DNA产生作用。东欧科学家已经将噬菌体疗法作为抗生素的替代品,人们对这种疗法的兴趣正在与日俱增,因为人们发现在一些致病菌中抗生素耐药性太强了。请继续阅读下节,了解细菌如何促进纳米技术和材料学的研究?

揭秘!人类对病毒的五大应用
iStockphoto/Thinkstock
病毒在纳米技术中的运用
依据材料科学家的观点:病毒的大小和形状以及其表面功能群的数量和性质,都是经过精心设计的,它们表面携带有可以穿透寄主细胞的特殊工具。由于大小、形状以及定义好的化学结构等因素,病毒已成为正在研制的纳米材料
的模板。例如,位于华盛顿的海军研究中心,利用豇豆重花叶病毒粒子放大DNA微列阵传感器发出的信号,在这个研究中,病毒粒子将用来发送信号的荧光染料分离开来,阻止具有冷却器功能的非荧光二聚体的形成。

 

合成病毒

许多病毒能够重新合成,第一个合成病毒诞生于2002年。对许多病毒家族来说,无囊膜的合成DNA或RNA植入细胞后是具有传染性的,因为它们包含生成病毒需要的所有必要信息。

人们现在已经将病毒合成技术用于疫苗研究领域中。合成病毒影响深远,只要病毒的基因组序列信息是可知的、受纳细胞能够为人类利用,病毒就不再仅仅被看做一种具有毁灭性的东西。现在,已经有2408种不同病毒的大型基因组能够在网上公开资料库中得到,这一数据库由美国国家卫生研究院进行维护。请继续阅读下节,了解病毒如何用于生化武器?

 

生化武器

病毒可以引发人类社会毁灭性流行病的爆发,它的这种能力已经引起了人们对生物战中病毒武器化的关注。在消灭天花病毒之前的整个历史上,它多次对人类社会造成近乎毁灭性的灾难。根据官方说法,现在世界上仅有两个天花病毒储存中心——俄罗斯向量实验室和美国疾病控制中心。令人担忧的是,天花病毒可能被用作生化武器

揭秘!人类对病毒的五大应用
Chief Warrant Officer 2 Keith A. Stevenson/U.S. Marine Corps
生化武器具有巨大的杀伤力,而且对环境也有着毁灭性的破坏

 

更让人忧心的是,天花疫苗具有强烈的副作用,在天花消除之前的最后一年中,因为接种天花疫苗而患上天花的人比因天花病毒感染天花的人还要多,而且天花疫苗从来没有经过广泛试验和推广。因此,现在人类对于天花没有抵抗能力。所以说,病毒武器对于地球是福还是祸,主要还是取决于人类。

总之,病毒对于人类有利有弊,我们要辩证看待,还要与这个敌人,同时也是朋友继续深入交往下去,知彼知己,才能造福人类!

 

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