细菌与病毒——从“两界”到“六界”(2)
不过，对病毒的研究并没有终止于斯坦利等人。当这种“化学分子”进入细胞时，又表现得完全不像普通的分子—病毒会被激活，利用细胞里的各种细胞器和生化原料来生产自己的核酸分子和蛋白质外壳。这样，病毒似乎就只能被放在介于生命和非生命的形式中。于是，就有了第三种观点—“病毒介于生命和非生命”。
其实，细菌与病毒有很多区别—结构不同、大小不一定相同、遗传物质不尽相同、是否能单独生存(细菌能，病毒不能—必须“寄生”于其他生物)，等等。例如，细菌有细胞，有能量流动、物质代谢和信息流转的功能；病毒没有细胞，没有这三种功能。所以，有人把细菌和病毒分别比作“流动的生命之河”与“凝固的生命碎片”—流动的生命之河冻成一个大冰块之后，其中的一个小块冰就是病毒。
然而，探索还是没有完结。20世纪后期，来自法国斯特拉斯堡大学的病毒学家马克·雷根莫特尔及美国疾病预防和控制中心的病毒学家布赖恩·马赫指出，病毒更像一种“寄居”的生命—就像寄生虫那样，需要细胞宿主才能进行复制。
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其后，随着细胞中越来越多的细胞器结晶结构被发现，科学家已经确定生命离不开核糖体、线粒体和叶绿体等细胞器的帮助。这样，“病毒是生命”的声音也逐渐消失。发表在2015年《自然·通信》的一项研究，展示了一系列比常规的病毒体积还要小的“超级微小细菌”—只有9±2立方纳米。这一发现，让病毒与细菌的差异变得更小，甚至有相互重叠的区域，还由此衍生出“病毒-微生物连续体”的说法，让病毒和细菌的界限变得更加模糊。而且，极其微小的细菌被不断发现，许多体型巨大的病毒也被发现—一些病毒含有的基因甚至比大肠杆菌还要多。例如，美国能源部联合基因组研究所的弗雷德里克·舒尔茨，于2017年发现了包括名为“Klosneuvirus”在内的几种未知的病毒序列；其中“Klosneuvirus”含有的基因组数量，远远超过常见病毒，而且它在蛋白合成过程中几乎完全独立。
此外，还有一类始终受到科学家关注的、以细菌为猎物的病毒—噬菌体。1907年，英国细菌学家弗雷德里克·图尔特意外发现，琼脂培养基上的部分细菌菌落变得透明，这样的菌落进一步培养时不能形成新的菌落，也就是细菌被杀死了。但是，他并未进行深入研究，也没有命名。1909年，加拿大细菌学家费利克斯·德赫雷尔培养了从痢疾患者的粪便中分离出的痢疾杆菌，也在培养皿上发现了一些不长细菌的圆点。于是，他猜测圆点里有某种颗粒杀死了细菌，就把这些圆点称为噬斑。 1917年，德赫雷尔在论文中首次为噬菌体命名，并指出它只能寄生在活细菌中，其体积小到可以穿过细菌过滤器。不过，直到1942年，美国生物物理学家托马斯·安德森才使用高分辨率电子显微镜首次看到噬菌体。噬菌体是感染细菌、真菌、藻类、放线菌或螺旋体等微生物的病毒的总称。它们和病毒的结构类似。它们不但会各自感染和追捕特定类型的细菌种群(即一种噬菌体只能对付一种细菌)—进入细菌后劫持细菌的代谢工具用来自我复制，造成细菌裂解释放出下一代噬菌体，给环境中的微系统带来很大的影响；而且它可能会造成细菌基因突变，促进细菌产生耐药性。科学家在人的口腔、上呼吸道、肠道和阴道中，都检测到特定的噬菌体，表明它能影响人体的内部环境，并带来不可预期的后果。美国著名女微生物学家吉尔·班菲尔德就一直在追寻这些特殊病毒。在2020年1月22日在线发表于《自然》上的最新研究中，她就展示了一类特殊的、来源于30多种不同环境的大型噬菌体。一般的噬菌体的基因长度，大多在50kb(kb是“kilobase”—“千个碱基对”的缩写)左右；而班菲尔德搜寻出的351种噬菌体基因组的长度已经超过200kb，是普通噬菌体的4倍，其中的一种竟然长达735kb。她把这类噬菌体统称为“巨型噬菌体”。这些噬菌体不仅基因组庞大，而且更重要的是，其基因的构成也是五花八门，不仅能编码包装噬菌体的蛋白质外壳，还包括转运RNA、转运RNA合成、修饰酶、转录起始和延长因子。“是否具有核糖体和蛋白翻译功能，是判断其是否是生命的一项重要条件，噬菌体的这些发现让我们更难以判断它是不是生命了。”班菲尔德说，“通過提升基因组的长度是一种聪明的生存方式，现在我们发现病毒已经做到了。”
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现代先进的电子显微镜拍摄的更清晰的烟草花叶病毒照片
烟草花叶病毒的结构
综上所述，从生物学的角度来说，自然界中的微生物可以分为真核微生物(例如菌物界的真菌、黏菌，植物界中的显微藻类和动物界中的原生、后生动物)、原核微生物(例如众所周知的各类细菌)和病毒三类。可见，在微生物界，同样存在类似动植物界的食物链关系，而病毒并不属于“五界”。
病毒和细菌的细胞比较
最终成果“六界分类系统”
鉴于病毒并不属于“五界”，奥地利生物学家特劳巴、中国昆虫学家陈世骧分别于1975年、1977年提出了“生物六界分类系统”：把病毒定为是“五界”之外的“第六界”。
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由此可见，细菌与病毒那些“剪不断，理还乱”的观点，不止以上3种，而且研究并未终止。例如，英国《每日邮报》2020年3月13日报道，在日本深海的淤泥中发现的一种神秘微生物“食盐菌”，是古代细菌等简单“单细胞生物”与孕育人类的“多细胞生物”之间的缺失环节—细菌体与多细胞构成的动植物之间的过渡阶段。
食盐菌
有不完整的球形细胞的食盐菌，直径大约500纳米，长着细长的分枝状触手，具有“古生菌”的部分特征。古生菌是一种相对简单的单细胞生物，缺乏完整的细胞核等内部结构，是原核生物细胞群的一部分。
长期以来，科学家对简单类细菌细胞向复杂的真核细胞进化过渡感到迷惑不解。为了揭晓其中的谜团，日本研究小组花了10年时间收集了含有古生菌的泥浆，在实验室里培育出了食盐菌，并研究了它与一种伴生细菌的关系，确定它是否能在下一阶段进化成有更复杂细胞核的细胞……“人类是由真核细胞构成，其起源进化是一个至关重要的问题。”参加研究的日本筑波产业技术综合研究所的微生物学家政信伸说，“食盐菌的子群生活在寒冷的海底，靠近位于格陵兰岛和挪威之间叫作‘洛基城堡’的热液喷口系统，是最早的真菌生物的现存近亲物种。”
那么，还有多少更加“聪明”的病毒正等待人类发现呢？病毒是不是生命呢？这两个问题还没有最终的答案—科学研究将不断更新传统学说或观念。, 百拇医药(陈仁政)
其实，细菌与病毒有很多区别—结构不同、大小不一定相同、遗传物质不尽相同、是否能单独生存(细菌能，病毒不能—必须“寄生”于其他生物)，等等。例如，细菌有细胞，有能量流动、物质代谢和信息流转的功能；病毒没有细胞，没有这三种功能。所以，有人把细菌和病毒分别比作“流动的生命之河”与“凝固的生命碎片”—流动的生命之河冻成一个大冰块之后，其中的一个小块冰就是病毒。
然而，探索还是没有完结。20世纪后期，来自法国斯特拉斯堡大学的病毒学家马克·雷根莫特尔及美国疾病预防和控制中心的病毒学家布赖恩·马赫指出，病毒更像一种“寄居”的生命—就像寄生虫那样，需要细胞宿主才能进行复制。
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其后，随着细胞中越来越多的细胞器结晶结构被发现，科学家已经确定生命离不开核糖体、线粒体和叶绿体等细胞器的帮助。这样，“病毒是生命”的声音也逐渐消失。发表在2015年《自然·通信》的一项研究，展示了一系列比常规的病毒体积还要小的“超级微小细菌”—只有9±2立方纳米。这一发现，让病毒与细菌的差异变得更小，甚至有相互重叠的区域，还由此衍生出“病毒-微生物连续体”的说法，让病毒和细菌的界限变得更加模糊。而且，极其微小的细菌被不断发现，许多体型巨大的病毒也被发现—一些病毒含有的基因甚至比大肠杆菌还要多。例如，美国能源部联合基因组研究所的弗雷德里克·舒尔茨，于2017年发现了包括名为“Klosneuvirus”在内的几种未知的病毒序列；其中“Klosneuvirus”含有的基因组数量，远远超过常见病毒，而且它在蛋白合成过程中几乎完全独立。
此外，还有一类始终受到科学家关注的、以细菌为猎物的病毒—噬菌体。1907年，英国细菌学家弗雷德里克·图尔特意外发现，琼脂培养基上的部分细菌菌落变得透明，这样的菌落进一步培养时不能形成新的菌落，也就是细菌被杀死了。但是，他并未进行深入研究，也没有命名。1909年，加拿大细菌学家费利克斯·德赫雷尔培养了从痢疾患者的粪便中分离出的痢疾杆菌，也在培养皿上发现了一些不长细菌的圆点。于是，他猜测圆点里有某种颗粒杀死了细菌，就把这些圆点称为噬斑。 1917年，德赫雷尔在论文中首次为噬菌体命名，并指出它只能寄生在活细菌中，其体积小到可以穿过细菌过滤器。不过，直到1942年，美国生物物理学家托马斯·安德森才使用高分辨率电子显微镜首次看到噬菌体。噬菌体是感染细菌、真菌、藻类、放线菌或螺旋体等微生物的病毒的总称。它们和病毒的结构类似。它们不但会各自感染和追捕特定类型的细菌种群(即一种噬菌体只能对付一种细菌)—进入细菌后劫持细菌的代谢工具用来自我复制，造成细菌裂解释放出下一代噬菌体，给环境中的微系统带来很大的影响；而且它可能会造成细菌基因突变，促进细菌产生耐药性。科学家在人的口腔、上呼吸道、肠道和阴道中，都检测到特定的噬菌体，表明它能影响人体的内部环境，并带来不可预期的后果。美国著名女微生物学家吉尔·班菲尔德就一直在追寻这些特殊病毒。在2020年1月22日在线发表于《自然》上的最新研究中，她就展示了一类特殊的、来源于30多种不同环境的大型噬菌体。一般的噬菌体的基因长度，大多在50kb(kb是“kilobase”—“千个碱基对”的缩写)左右；而班菲尔德搜寻出的351种噬菌体基因组的长度已经超过200kb，是普通噬菌体的4倍，其中的一种竟然长达735kb。她把这类噬菌体统称为“巨型噬菌体”。这些噬菌体不仅基因组庞大，而且更重要的是，其基因的构成也是五花八门，不仅能编码包装噬菌体的蛋白质外壳，还包括转运RNA、转运RNA合成、修饰酶、转录起始和延长因子。“是否具有核糖体和蛋白翻译功能，是判断其是否是生命的一项重要条件，噬菌体的这些发现让我们更难以判断它是不是生命了。”班菲尔德说，“通過提升基因组的长度是一种聪明的生存方式，现在我们发现病毒已经做到了。”
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烟草花叶病毒的结构
综上所述，从生物学的角度来说，自然界中的微生物可以分为真核微生物(例如菌物界的真菌、黏菌，植物界中的显微藻类和动物界中的原生、后生动物)、原核微生物(例如众所周知的各类细菌)和病毒三类。可见，在微生物界，同样存在类似动植物界的食物链关系，而病毒并不属于“五界”。
病毒和细菌的细胞比较
最终成果“六界分类系统”
鉴于病毒并不属于“五界”，奥地利生物学家特劳巴、中国昆虫学家陈世骧分别于1975年、1977年提出了“生物六界分类系统”：把病毒定为是“五界”之外的“第六界”。
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由此可见，细菌与病毒那些“剪不断，理还乱”的观点，不止以上3种，而且研究并未终止。例如，英国《每日邮报》2020年3月13日报道，在日本深海的淤泥中发现的一种神秘微生物“食盐菌”，是古代细菌等简单“单细胞生物”与孕育人类的“多细胞生物”之间的缺失环节—细菌体与多细胞构成的动植物之间的过渡阶段。
食盐菌
有不完整的球形细胞的食盐菌，直径大约500纳米，长着细长的分枝状触手，具有“古生菌”的部分特征。古生菌是一种相对简单的单细胞生物，缺乏完整的细胞核等内部结构，是原核生物细胞群的一部分。
长期以来，科学家对简单类细菌细胞向复杂的真核细胞进化过渡感到迷惑不解。为了揭晓其中的谜团，日本研究小组花了10年时间收集了含有古生菌的泥浆，在实验室里培育出了食盐菌，并研究了它与一种伴生细菌的关系，确定它是否能在下一阶段进化成有更复杂细胞核的细胞……“人类是由真核细胞构成，其起源进化是一个至关重要的问题。”参加研究的日本筑波产业技术综合研究所的微生物学家政信伸说，“食盐菌的子群生活在寒冷的海底，靠近位于格陵兰岛和挪威之间叫作‘洛基城堡’的热液喷口系统，是最早的真菌生物的现存近亲物种。”
那么，还有多少更加“聪明”的病毒正等待人类发现呢？病毒是不是生命呢？这两个问题还没有最终的答案—科学研究将不断更新传统学说或观念。, 百拇医药(陈仁政)