探究病毒 理解生命
作者 杨冬
发表于 2024年10月

病毒,是一种必须依靠宿主细胞才能完成生命周期的简单的生命形式。然而,科学界对于病毒是否属于真正“生命”的范畴,长期存在争议。同时,病毒对宿主的基因具有深远的影响,因此,研究病毒与宿主基因之间的相互作用,为我们深入理解生命的本质提供了丰富的视角和重要的启示。

生命,信息与进化

关于生命的定义,确实存在着广泛的讨论和不同的观点。不过,地球上所有已知的生命体都有一个共同的本质特征,即它们都拥有一套保存和传递遗传信息的机制,确保这些信息能够从上一代传递到下一代。此外,生命体还具有可进化性,每一代继承前一代信息,同时,也伴随着一定程度的变异。这些变异,即突变,它们为自然选择提供了基础。

在自然选择的过程中,那些携带有利突变的个体更有可能繁衍后代,从而使这些有利突变得以在种群中传播。比如,一个人被某种细菌感染后,服用抗生素进行治疗。在抗生素的作用下,大部分细菌会死亡,但那些携带抗药性突变的细菌则能够存活。随着时间的推移,这些抗药性细菌的数量会逐渐增加,最终导致整个细菌群体对抗生素产生抗性。这一过程,实质上是细菌适应环境压力、逐步进化的体现。

在地球上,我们所了解的生命体系中,细胞中的核酸是保留和传递遗传信息的基础。脱氧核糖核酸(DNA)是主要的遗传物质,其序列由4种核苷酸—腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)和鸟嘌呤(G)组成。这些核苷酸通过特定的排列方式编码生物体的特征。基因是DNA上的一段特定序列,它包含了构建生物体特定特征所需的遗传信息。基因不仅决定了蛋白质的氨基酸序列,从而影响蛋白质的结构和功能,还可能编码某些核糖核酸分子(RNA)。尽管RNA通常并非遗传信息的永久性载体,但是它们在细胞内扮演着多种与遗传信息传递相关的角色。除了编码蛋白质或RNA的序列外,DNA中还有一些非编码区域,它们的功能主要是调节基因的表达。这些区域可以控制基因何时被激活以及在多大程度上被激活,从而影响蛋白质或RNA的合成。

如果我们想深入理解生命活动,必须掌握生物学中的一个基本法则—“中心法则”。这一法则描述了遗传信息的流动方向:从DNA到RNA,再到蛋白质。也就是说,DNA首先通过转录过程生成RNA,然后RNA通过翻译过程生成蛋白质。这一单向的信息流动是生物体发育和实现功能的基础。在DNA转录之前,DNA需要先完成复制,这是一个关键步骤,它确保了遗传信息在细胞分裂时能够准确无误地传递给后代。然而,在DNA的复制过程中,可能会出现错误,导致突变。幸运的是,细胞内拥有一套复杂的DNA修复机制,能够将突变率维持在较低水平。不过,突变是无法完全避免的,它们也为生物的进化提供了原材料,是自然选择和生物进化的基础,使生物能够适应不断变化的环境。

其实,在非分裂状态下,细胞的内部像一个生产车间,依然承担着各种工作任务,比如,根据基因合成相应的蛋白质和RNA。在这项任务中,转录是关键步骤,它涉及将DNA上的基因信息“转抄”到RNA上,转录产生的RNA有以下几种类型:

1.非编码RNA。

本文刊登于《百科知识》2024年19期
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