庞大的病毒世界：我们所知道的（并且不知道）

稍微卵形的形状略有卵形，在边缘略微模糊，黑斑纹散落在斑驳的灰色背景上，看起来很像后现代绘画。 1938年，柏林医学会议于1938年，德国医师和生物学家赫尔穆特鲁卡，正在展示有史以来见过的病毒颗粒的第一款图像。漂移是Poxvirus家族的成员，特别是Extromelia，直接在感染小鼠的淋巴液中可视化。

由于电子显微镜的发明，随后被称为Übermikroscop，科学家们最终可以观察 - 实际上看到 - 已经知道存在的东西：小型和神秘的病毒世界。 Ruska的兄弟，恩斯特，一个物理学家，在完成他的博士时建立了仪器的第一个原型。但Helmut看到该设备的潜在应用于生物学领域。赫尔穆特和他的同事们在1939年底前参加了近2,000个黑白图像。他们的收集包括熟悉各种感染人和植物的病原体，包括Variola病毒（导致小斑块）和烟草马赛克病毒（有史以来第一次病毒）。

在80多年之后，科学家们发表了SARS-COV-2的第一个图像，这是导致Covid-19的新型病毒。为了揭示其标志性的尖峰蛋白，他们使用类似于Ruska的仪器。黑白图像视觉上证实这是冠状病毒家族的成员，使世界各地的科学家能够开始绘制从多年的先前研究中的这种病毒的知识。在2019年12月下旬诊断的中国患者患有未知原因的肺炎，科学家能够很快直接观察这种新病毒。到2020年3月，Covid-19已被世界卫生组织宣布大流行。

在以前的Pandemics中，事件逐渐升级​​。 1300年代中期的黑死病大流行病在四年内造成欧洲人口的超过三分之一，没有任何人知道是什么造成的。到1918年流感大流行的时候，科学家们了解疾病的原因，但看不到病毒或测试。当SARS-COV-2出现时，早些时多十年进行的基础科学研究的价值以毒性检测的创新工具的形式迅速显而易见。研究人员现在可以进行新的小说病毒并研究它们的基因组，但即使是电子显微镜继续提供这种病原体的独特的“开放”视图。

“你不能真正地用一张照片争论，”辛西娅金匠说，他使用电子显微镜来鉴定美国疾病控制中心的病原体。 “这项技术不仅可以看到病毒看起来的外观，而且还要如何在细胞中生长。”虽然金匠已经确定了多年来，但是她甚至无法猜测该数量，她所检查的病毒仅限于已知引起疾病的病毒 - 以及主要感染人们的病毒。但科学家们估计哺乳动物和鸟笼中存在1.67亿岁的病毒物种。蝙蝠，例如，具有新的冠状虫菌株的Teem。可能比宇宙中的星星有更多的病毒。今天进行的基础科学研究将在帮助我们了解他们的过去，现在和未来的效率方面发挥着关键作用，而且更好地为我们做好准备，以便出现更多的新病毒。

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“科学家和公共卫生官员花了很多时间思考下一个大流行者的何时何地出现，”斯坦福大学劳拉布卢姆菲尔德说。 “但我们所学到的是预测精确的可能性非常低。我们需要将结构放在适当的地方以准备和回应，而且还可以在第一位置防止未来的爆发。“

这将意味着从事更多基础的科学研究。它意味着不仅发现和排序更多病毒，还在投资研究，这将提高我们理解病毒结构的能力，它们如何与其主人互动，以及他们如何通过历史演变。此外，为下一个大流行做好准备也意味着更多地关注人类行为和修复与自然的关系。诸如清理工业林业或农业的本土森林，将人类沉降或土地利用扩展到完整的生态系统，交易野生动物大大增加了另一个灾难性爆发的机会。

在Ruska的一天中，研究人员使用了“可过滤的传染病”一词来描述病毒。实验表明，这些微小的实体对肉眼看不见，能够通过捕获和保留细菌和其他微生物的过滤器。从拉丁语中创作意味着“粘稠的液体”，“有效的果汁，”或“毒药”术语“病毒”术语应用于既有足够微小的透过过滤器，也无法繁殖，而无需借助于活宿主植物或动物。荷兰微生物学家和植物学家Martinus Beijerinck展示了病毒通过在19世纪的病毒叶片中试验SAP来引起疾病。

他是第一个科学家之一，表明一种灯光显微镜检测的实体太小的实体能够感染植物。 Beijerinck在生病的植物中施用新鲜提取的SAP在健康植物的叶子上产生的斑点;他申请的SAP越多，症状越差 - 包括畸形叶子。他从生病的植物群体Vivum fillingum（传染性活液）中叫Sap。他注意到它是“被划分的分裂细胞的生长”，这意味着它需要其他生命（在这种情况下植物细胞）繁殖。

BEIJERINCK发现这种液体毒药能够感染其他植物奠定了我们的能力，今天，识别新病毒，破译它们的形态（其结构），并使用这些信息来对他们引起的疾病进行治疗。但它也偏离了我们对病毒的流行感知，如致病性 - 即能够引起疾病。在大多数情况下，病毒不会引起疾病，许多是有益的。他们塑造了我们的生活，无论好坏，一些病毒都会构成健康威胁，但许多其他人提供有用的功能。

结构简单但功能高级，病毒存在于惰性和生活之间的类别中。一些生物学家将它们视为准活力，而其他生物学家将它们称为无生命的微小粒子或物质的安排。但专家认为他们就像在生活中包裹的藤;它们的存在涉及共生，两种生活形式之间的贴心关系。病毒只能在活细胞内繁殖。即使在我们最健康，我们的身体也是万亿病毒的所在地，也许更多。在那里，他们最“活着”，因为他们的遗传物质穿透到他们的宿主的细胞中并将它们变成病毒制造工厂。

“将病毒和一个细胞一起作为一种微观复印机，”野生动物保护协会健康计划的疾病生态学家莎拉奥尔森解释道。 “病毒使用现有的入口点进入电池 - 当它进入时，它正在携带指示接管细胞的机器并制作自己的副本。然后离开它去了下一个。“

病毒通过一系列步骤重复，首先将其连接到宿主细胞并注射其遗传物质，然后当细胞搅拌出更多病毒时将其自身掺入细胞的遗传物质中。一旦病毒信息被集成到主机的基因组中，那么信息就会成为主机的一部分，并且可以通过几代传递。实际上，大约8％的人类基因组来自病毒基因，这意味着我们与病毒一起演变，并将继续这样做。事实上，没有病毒，人类和其他哺乳动物可能仍然是鸡蛋。在进化期间，蛋白质合酶对于形成胎盘是必不可少的，来自逆转录病毒感染。我们还知道病毒可以让细菌侵入我们的肠道并引起感染。

与其他生活生物一样，病毒也履行了达尔文使命：他们的目标是尽可能地增加数量，以扩展其地理边界，并在时间上生存。这正是SARS-COV-2现在正在进行的情况下，即使作为疫苗滚出，并且识别出新的变体。但过去仍然很重要。作为迈克尔·埃姆曼，西雅图弗雷德·哈钦森癌症研究中心的生物学家说，在病毒进化史上学习古代事件的动机是更好地了解压迫现代挑战。

从基础研究中出现了关于病毒的起源及其进化的模式可能有助于告知我们未来的淫乱的准备。 “你想对所有当前病毒的起源有一个解释，”波兰波兰亚当·威奇茨大学的生物学家Juliadurzyńska说，波兰·波兰，他已经写了关于病毒演变。 “相反，有三种主要模型似乎相互依赖。”

所谓的“病毒第一”模型表明，在黎明的生命中，细胞前存在非常简单的病毒形式。现代病毒的古老祖先可能为蜂窝生命的发展提供了原料。如果这个模型今天对世界上所有病毒都是如此，那么他们都意味着他们都从一些病毒祖先演变。在某些方面，这将使新病毒和开发疫苗或治疗更容易 - 科学家可以采取他们了解一个病毒并将其作为理解其亲属的起点。

病毒起源的第二个所谓的“逃生”或渐进模型表明，病毒来自逃离较大生物体的基因的遗传元素。例如，噬菌体（感染细菌的病毒）将来自细菌遗传物质的比特。因此，根据这种模型，并非所有病毒都来自深度时间 - 即在地球历史的巨大弧度的早期，在任何多种寿命存在之前。

第三种模型，被称为“减少”模型，基于假设，病毒曾经较大，自由生物。随着时间的推移，据信他们失去了遗传信息并最终更小，并无法单独繁殖。但他们通过在其他生物的细胞中复制来维持其存在。作为这种模型的证据最常见的发现是咪薇卢斯 - 第一个“巨型病毒”的发现是2003年最初被隔绝的。

二十五年前，David Wessner现在是Davidson College的生物学家，是一名研究冠状病毒的研究团队的博士后学者。他的作品涉及从病毒外部突出的尖峰蛋白 - 尖头，并确定它们与细胞的互动方式。 “许多基本研究在Covid-19出现时设定了响应的阶段，”Wessner说，“而且相同可能最终是对巨型病毒的基础研究。我们还没有发现任何影响人类健康的任何巨大病毒，但这可能会发生变化。“

在调查英格兰1992年肺炎疫情的调查期间，首次观察到莫里斯的后来被评为什么。在法国的Aix-MarseilleUniversité的微生物学家Bernard La Scola领导了多年的努力来隔离未知实体并检查其结构。他有一个朋友，当时正在使用电子显微镜。 “我给了他一个样本，”拉斯克拉说。 “我问他是否可以看待这个好奇的事情并告诉他，我不知道它是什么。'”

La Scola说，当他第一次看到所产生的形象时，他没有考虑巨大的病毒。

“只有在我看待我意识到它太大而无法成为病毒的规模。所以我们开始了我们的学习。“ La Scola和他的同事知道他们已经孤立了一些新的东西。

最终，鉴于其相对尺寸和遗传复杂性，鉴于它们的相对尺寸和遗传复杂性，鉴于其具有诸如病毒的人们意味着一种病毒的人类感知，发现了Mimivirus（Acanthamoeba Polyphaga） - 以及甚至更大的Pandoravirus - 鉴于它们的意味着一种病毒的感知。一些科学家认为这些“格鲁斯”可能是来自深度时间的细胞的后代，而其他科学家则表明他们可能构成了五个生命的尺寸，不同于古代亚洲，细菌和弥补生活模式树的真核区。

La Scola在深度时间内有关病毒起源的辩论中没有太多参与;他侧重于隔离和识别新病毒。多年来，他和他的学生已经收到了各种来源的资金，包括他的大学，Méditerranée感染基金会和法国卫生部，但La Scola表示，他对巨型病毒的大部分工作都是不资金的。它受益于他收到的其他，更多的应用项目 - 以及他和其他人的敏锐兴趣和持久性。

今天，虽然巨大的病毒难以急剧影响人类健康，但La Scola点令人垂指般的Asfivirus，非洲猪瘟病毒。它从蜱虫和猪之间传递。它引起出血热，与狭小池中的巨型病毒和他的团队从污水中孤立的巨型病毒密切相关。

“这是一个关于减少基因组的一个例子，因为它丢失了它的基因组的三分之二，”他说。 “现在这种巨大病毒可能是脊椎动物的出血热的代理人 - 猪。”病毒可能来自较大的生物体，并进化引起疾病。它发生了一次，所以它可能再次发生 - 也许是人们。

2020年，拉斯卡拉和他的同事们发表了一篇关于另一种新型病毒的令人困惑的起源的论文 - yaravirus。当它们测序病毒以破译其遗传信息时，他们意识到一些基因看起来与巨型病毒中的那些类似，但他们无法弄清楚yaravirus与他们有关。其基因均未匹配任何已知生物的序列。它是暗物质的全新 - 一种暗物质的病毒，其特征是独特的遗传信息。这种暗物质，一个巨大的深渊，是病毒世界的证据，我们必须更好地了解。

在完整的生态系统中，像健康的森林，病毒及其野生宿主长期以来一直在微妙的平衡中互动。当人类侵入科学家称之为“现有疾病生态网络”时，他们经常将自己暴露于不熟悉的病毒。同样，将野生动物从森林中脱离并将其运送到商业市场也暴露了人类对新的病毒。展望未来，人类与病毒世界的纠缠将部分地由“边缘”塑造 - 这是人和野生动物相互作用和交换病原体的退化栖息地。

“有一个相关的指标：边缘密度，”布卢姆菲尔德说。边缘密度是指人类进行日常活动的景观中碎片的形状和程度。切割树木，建筑道路和扩大城市定居点是可能导致这种碎片的所有活动。

环境退化在人类和动物栖息地之间产生更多“边缘”，因此人们可能与以前没有暴露的病毒接触的可能性。布卢姆菲尔德研究改变风景如何鼓励人与野生动物之间的相互作用，并影响传染病的出现。传染病医生经常专注于特定疾病，而公共卫生专家通常追求溢出事件的细节 - 当病毒从一个物种从一个物种移动到另一个物种时，例如从蝙蝠或猴子到人类。但是Bloomfield对更大的模式感兴趣：人类行为如何推动连通性和环境降级，增加边缘密度，因此疾病传播的风险。

切入亚马逊森林的道路的鱼骨图案是一个常见的例子。 2000年和2001年，秘鲁的研究人员通过相对原始地区的森林地区的蚊子记录了278倍的尖息率。疟疾案件上升作为蚊子在新阳光池中迅速转载，人们侵占了森林。在乌干达，布卢姆菲尔德的研究揭示了家庭和活动的更大边缘密度，如收集房屋建设材料。森林栖息地的觅食也增加了人与其他灵长类动物之间联系的可能性。研究人员发现森林退化与许多病毒的爆发有关，这些病毒起源于野生动物，如Nipah，Hendra和埃博拉。

“具有更高的生物多样性和人类侵犯生物多样性的地区绝对是关注的领域，”布卢姆菲尔德说。 “你拥有的物种之间的相互作用越多，罕见传输事件的可能性越高，”她指出。科学记者David Quammen写了一本关于新型疾病的出现的现有书，解释说，这种现象类似于掷一对骰子和蛇眼的可能性。一个卷上的赔率很低，但经常滚动骰子，最终你最终会得到一对。当合适的病毒在适当的情况下向人们传递给人们时，可能会出现溢出和爆发。现代旅行和我们目前的人类连接水平围绕地球仪意味着当感染者从一个地点传播到另一个地点时，爆发就会迅速成为大流行。

也许我们可以通过制定对病毒世界的更好理解和病毒继续塑造我们的生活的许多方式来找到合适的平衡，通过成为我们的一部分，通过帮助我们来帮助我们。停止退化和野生动物贸易也将有助于我们让人们与新颖性和潜在的有害病毒分开。

在2015年之前，G-Finder仍未跟踪新出现的传染病数据，该项目甚至没有被监督和报告全球资金的研究和报告被忽视的疾病的全球资金 - 根据全球智库政策治愈研究的主持和支持比尔和梅林达盖茨基金会。埃博拉疫情的组合; Pandemics等SARS，MERS和H1N1;甚至在SARS-COV-2的出现之前，甚至在集体意识中提出了在集体意识中的问题。然而，对病毒和新兴传染病的基础科学研究的资金仍然滞后，许多专家都感受到了。

越来越多地识别人，动物，植物和共同环境中的互连 - 以及这些互连对人类健康的影响 - 还需要一个范式转变到更多跨学科研究和合作。由于人，动物和环境的健康深刻地交织在一起，研究努力和解决问题需要在医疗和环境科学家的努力之间进行桥梁。到目前为止，没有很多机制促进这种跨学科研究。 “我认为基金会可能会在哪里找到很多这一支持的地方，”布卢姆菲尔德说。

世界各地的科学家通过在新的冠状病毒的第一张图像可获得的第一次图像后，今年通过开发对Covid-19的有效疫苗进行了有效的疫苗。它是基本的科学研究，为这种前所未有的回应奠定了基础;过去，疫苗经常服用10至15年才能发展。部分通过与自然和彼此继续互动，我们的未来需要继续采取这种方法：将现有知识纳入行动，并支持针对DECIPHE的基础研究

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