第五章 病毒的增殖方式

地球上大部分生物具有细胞结构，细胞数量的增多是靠细胞的分裂增殖来壮大队伍的。但是病毒不具备细胞结构，在地球上已经存在了数十亿年。那它靠什么来发展壮大自己的家族，在如此漫长的岁月里生生不息繁衍至今呢？下面我们一起去探寻它神秘而霸道的增殖方式，为你揭晓病毒增殖的奥秘。

前面已经讲到，病毒是体型最小的一类微生物，基本结构非常简单，仅由一种核酸和蛋白质衣壳构成。病毒缺少代谢需要的酶系统以及核糖体，不能合成自身所需的物质和能量等，所以无法独立进行增殖。但是，这些困难并没有难住“聪明狡猾”的病毒，它们学会借助“他人”的力量来渡过这些难关。病毒首先侵入到易感活细胞内，然后利用细胞提供的酶系统、原料和能量，组装出子代病毒。人们把病毒这种独特的增殖方式称为复制（如图5-1）。

图5-1 病毒在宿主细胞中复制过程

从病毒开始感染宿主细胞，到最后从宿主细胞释放出成熟子代病毒的过程称为一个复制周期。其复制周期一般有五个阶段：吸附、侵入、脱壳、生物合成、装配与释放。你知道病毒是怎样感染微生物的吗？下面让我们看看一种病毒——噬菌体的复制后代之路吧。

在美国自然科学基金会的资助下，美国珀杜大学和俄罗斯、日本的研究人员一道，合作拍摄了首部病毒入侵细菌的纪实性短片——“病毒大战细菌”，利用新技术，通过计算机制作完成。别看片长只有短短的1分钟，拍摄它可不容易，其难度与耗资上亿美元的《黑客帝国》有得一拼。光怪陆离、夺人心魄的恐怖效果不逊于任何好莱坞经典电影。我们将电影起名为科学版“黑客帝国”。影片令人毛骨悚然。

浅粉色的头，棕色的豆粒眼，绿色的水蛇腰，六条暗红的腿，不要以为这是好莱坞科幻大片中的妖魔鬼怪，这是一部科普短片的主角——病毒。片中的大反派当然是开头提到的粉脑袋的家伙，它的学名叫T4噬菌体（图4-5，图4-6所示），它的身体主要包括母板、尾鞘、头壳三部分。它像孙悟空一样变化多端，而它准备攻击的也并非什么值得同情的对象，而是大肠杆菌。从病毒和细菌中挑“好人”，大概和在《天龙八部》的四大恶人中寻善者一样困难。

影片开头就是乌贼样的“六腿蜘蛛”——T4噬菌体的特写。这个侵略者是一种常见的抗菌生物体，它与疱疹病毒有关。只见“大蜘蛛”急升至细菌表面，稍许盘旋，迅速用六条腿抓牢细菌，降落在其外层隔膜上。这种吸附有一定的特异性，一种病毒只吸附一定范围的细菌，就像一把钥匙只能开一把锁一样。

下一幕，T4噬菌体用鱼叉样的管子刺入细菌，把自己的DNA注入其体内。根据寄主不同，不同的病毒可以通过不同的方式入侵细胞，像T4噬菌体注射式，还有吞噬方式等。一旦寄主细胞出现自然或人为的伤口，有些病毒就抓住机会，乘虚而入。

接着便是T4噬菌体穿着的“衣服”被寄主细胞的酶降解了，它的遗传信息——核酸得以释放，我们将此过程称之为脱壳。

这样T4噬菌体的核酸在寄主细胞内自由自在生活，借助寄主细胞提供的丰富原料，还有能量和酶，在这个舒适的环境里，快乐地享受着生活，合成子孙后代所需要的核酸和蛋白质。

最后万事俱备，东风也吹来了。于是T4噬菌体将合成好的零部件按照一定的方式，精确地装配成大量的病毒粒子。成熟的病毒粒子遗传了上代所有的信息，并具有攻击性和破坏性，降解寄主细胞膜，寄主细胞同时裂解，大量的病毒粒子争先恐后跑出来。就这样寄主细胞变成了一个小型病毒工厂，以自己的死亡为代价完成病毒的增殖。

一般情况下一个感染细胞释放的病毒子代数为100～1000个。