病毒的由来以及植物生长发育习性的变化与内含基因的表达

病毒的由来以及植物生长发育习性的变化与内含基因的表达

林忠平

北京大学生命科学学院

地球在生命演化过程中，也出现了另一类核酸和蛋白质外壳组合的结构，它们没有办法通过新陈代谢的途径去复制自己，而要通过入侵特定的细胞去复制自己。这就是病毒的基本特征。病毒以入侵细胞生命体去繁殖自己，如今已经成为地球生命的严重病害，也包括动物、植物和人类的病毒病。细胞生命的重要特征就是通过复制遗传物质, DNA 和RNA来繁殖自己。病毒的核酸也有两种，RNA病毒和DNA病毒。当前疫情严重的新冠状病毒属于RNA病毒。

病毒依靠细胞生命的方式来繁殖自己，达到病毒群体扩增的结果。这里我们谈到病毒生存和繁衍要依赖细胞组成的生命体。因为细胞里含有复制核酸的结构。病毒里的核酸也是按一定的碱基排列顺序。细胞里就有按照特定碱基排列顺序去复制特定的排序的碱基。这里，又说出一个道理：生物和病毒都有按特定碱基的排序繁殖后代的意图，一种病毒有特定的碱基排列顺序，这一种病毒的碱基排列顺序同另一种病毒的碱基排序存在差异，人类可以借此去识别病毒之间的差异。这就是现代科学可以通过核酸的检测来了解一种病毒的特征。人类还可以通过核酸的检测了解自己的核酸是否发生了癌变。

在信息化时代我们可以通过核酸碱基序列的检测来识别病毒的特征。近期我们还经常得到这样的信息:人类细胞的癌变。体内的基因出现了突变，导致细胞的代谢失去了控制，出现异常的细胞癌化，最终形成我们常看到的肿瘤，这就是癌症产生的过程。病毒入侵是否促使人类细胞的癌变呢？这就需要深入的研究和考察病毒入侵与细胞癌化的关系也是科学探究的方向，病理的研究是十分重要的。

小小的病毒给这个世界带来许多灾难。这使我们回忆人类历史上最可怕的病毒病。学者们认为世界有过十大病毒病：甲型流感病毒、埃博拉病毒、艾滋病毒、天花病毒、狂犬病毒、肝炎病毒、登革热病毒、SARS冠状病毒、马尔堡病毒、西尼罗河病毒。其中重症急性呼吸综合征（SARS）为一种由SARS冠状病毒（SARS-CoV）引起的急性呼吸道传染病在社会大众思想意识当中记忆很深，世界卫生组织（WHO）将其命名为重症急性呼吸综合症。

病毒不仅严重危害人类的健康，病毒还入侵植物导致植物病变。人类主要的粮食作物，如水稻矮缩病、条纹叶枯病等病毒严重发病时会导致农田减产10%–30%，严重的达70%–80%。果树、蔬菜的病毒病十分常见，番茄的病毒病有花叶型病毒病、蕨叶型病毒病、黄顶型病毒病、卷叶型病毒病、巨芽型病毒病、条斑型病毒病、曲叶型病毒病等也是常见的。野外一些果树、野草也经常看到病害症状。我看到郊区严重的病毒对植物的侵染，就开始想蚜虫是病毒的传播者，要培养起瓢虫，放养瓢虫吃掉蚜虫。

以上是我们浅谈病毒对人类社会造成的危害。面对新冠病毒的侵袭，社会各方都提倡人与人之间多隔离、少往来，这是正确的做法，要改变往日的生活习俗，也不可随意外出远行，但是，如今的社会离不开文明和科学，也离不开人与人之间的信息沟通。要思考：除了戴口罩、勤洗手以外，我们还要思考科学的道理，下一步我们要怎样走。我原先的想法是，做中药研究的专家认为预防新冠病毒方面有中药处方可以用，这也是一个好的发展方向。另外，应该思考不同地域疫情差异的由来、病毒变异的内外因素，有没有找到适合的模式动物用于疫情的研究。我们希望不仅仅在疫情传播控制方面中国比海外做得更好，在病毒活力调控方面也要有更多的知识，做什么事都要有科学的思维。

因为我是长期从事生物技术研究的，为了提升全民的科学素养，促进全民科普工作的进展，关于植物对逆境胁迫的抗性、植物生物反应器生产药用蛋白、转基因食品的致敏性评估等问题，我简要的给广大读者讲解一下——植物生长发育习性的变化与内含基因方面的内容，以便大家更好的认识、了解自然界的植物：

提高植物对逆境胁迫的抗性、使植物能够很好的适应周围的环境，才能更好的绿化环境，同时为人类提供食物。北方寒冬时节仍有一些耐寒植物能够生长，如果将其中的耐寒基因导入农作物,就会提高农作物的耐寒性。荒漠土地上有耐旱的物种，将其中的耐旱基因导入农作物，也会提高农作物的耐旱性。盐碱滩上有耐盐碱的植物，含有耐盐基因。将这种基因导入农作物也会提高其抗盐性。有一段时间木瓜受病毒侵染，木瓜不再结果。将有关抵抗病毒的一段DNA导入木瓜，病毒就不会入侵木瓜了，这是科学技术挽救了木瓜产业。这里谈到的转基因技术涉及自然界生物资源的利用。不是逆天行事，自然界也存在着物种间的基因转移。

提高植物对逆境胁迫的适应性是必要的。野生植物通常对不良环境有较强的适应能力，所以我们要热爱野生资源。许多栽培的农作物有较高的产量，其中抗逆性基因衰退了。如果,我们把适应不良环境的基因分离出来，导入一些农作物里，就会提高农作物适应不良环境的能力，这是现代农业可用的技术。自然界也有物种间的基因转移，这也是自然界物种间信息沟通的现象，同时也是地球物种多样性的由来。

转基因技术不是不可以去做的，要实现转基因技术的产业化，国家有严格的管理和控制。不允许把有毒蛋白的基因随意导入植物或者微生物。转基因技术安全性问题是重要的，人类要走科学发展之路，走创新发展之路。农作物品质的提升和产量的提高遗传特性的改良都是必要的。要很好的理解人与自然的关系，保护自然更妥善地利用自然资源是人类发展的道路。人口不断增加的世界（地球能养活多少人？），不走科学发展之路是不行的，如今我们看到一些植物受病毒侵染很严重，如何解决这些问题也是要思考的。

关于植物生物反应器，通常人类需要的某种化学成分或药品，要靠化工厂去制造。利用生物反应器可能更方便、质量也好。例如我们需要一种特殊营养成分或药品，可以利用基因调控技术让植物或微生物去制造，把产品从生物特定部位分离出来可能更加方便。诚然,要实现转基因技术的产业化,要有相关管理部门批准。例如人的胰岛素，可以调控血糖，把人胰岛素基因导入植物或酵母菌，都可以把胰岛素制造出来。如果想增加果实的口感，香味更加浓郁，也可以设法促进果实中原来就有的次生代谢相关基因的表达，增强植物本来就有的PAL基因的表达，提升果实的香味，这也是可行的。

关于转基因食品的致敏性评估，这是我们做过的工作。如果您要做一种新的蛋白，就要评估一下，这种蛋白质虽然不是毒蛋白一类，也要研究它被某些人吃了以后会不会导致过敏性症状的出现。世界性的科学资料中,可以查到蛋白质中某种氨基酸排列顺序会导致人的过敏性反应。如果,有人改变某种基因,会涉及蛋白质中氨基酸的排列顺序的改变,就要检查一下,一段氨基酸顺序的改变会不会导致某些人的过敏症状出现。如果食品中某种成分容易引起某些人的过敏，也有新的技术调整过敏原基因，消除或降低其过敏性。有人有季节性过敏，有可能他对某种植物的花粉敏感，在植物开花时节他应该避开空气中的花粉。螨虫也是会引发一些人过敏的，保持洁净的环境，消除螨虫类的污染也是必要的。