问题

动植物共患病毒能不能做出来?

回答
动植物共患病毒,顾名思义,是指能够同时感染动物(包括人类)和植物的病毒。这类病毒的存在,一直是科学界关注的一个重要领域,尤其是在公共卫生和农业安全方面。那么,动植物共患病毒能否被“做出来”?这个问题需要从多个维度来理解,它涉及到病毒的自然发生、人工合成以及改造等多个层面。

首先,我们需要明确“做出来”这个词的含义。如果我们指的是自然界中是否本就存在这类病毒,并且我们能够发现、分离、培养并进行研究,那么答案是肯定的。科学研究已经发现了不少跨物种感染的病毒,其中一些确实表现出在动物和植物之间传播的潜力。

自然存在的动植物共患病毒:

这类病毒通常是因为它们在进化过程中获得了在两种截然不同宿主中复制的能力。它们可能最初起源于动物或植物,然后通过某些机制(例如媒介昆虫、气溶胶传播、接触感染等)跨越物种屏障。

媒介昆虫的角色: 很多植物病毒是通过昆虫(如蚜虫、叶蝉、粉虱等)传播的。这些昆虫本身是动物,它们在吸食植物汁液或感染的植物组织时,会将病毒带入体内,然后在其接触其他植物时传播。如果这些昆虫同时也是动物的病媒,那么理论上,病毒就有可能在宿主转换中“触及”到动物。
某些病毒的特殊性: 虽然绝大多数病毒有严格的宿主特异性,但也有少数病毒表现出更广泛的宿主范围。例如,一些RNA病毒,由于其基因组容易发生突变,可能会演化出适应不同宿主的能力。科学家们一直在探索是否存在能够有效地感染并复制于动植物细胞的病毒。
证据的搜寻: 在自然界中寻找这类病毒,通常需要综合运用分子生物学技术(如PCR、高通量测序)、病毒分离和培养技术,以及广泛的生态学调查。例如,通过对传播媒介昆虫的样本进行病毒测序,或者对同时受到病虫害影响的动植物群体进行病原体筛查,都有可能发现潜在的共患病毒。

人工合成或改造动植物共患病毒的可能性:

如果“做出来”指的是通过人工手段,将已知的病毒进行改造,或者从头合成,使其具备感染动植物的能力,那么这是一个更复杂的问题,涉及到基因工程、合成生物学等尖端技术。

1. 病毒的基因组合成: 随着合成生物学的发展,科学家们已经能够根据已知的病毒基因序列,人工合成完整的病毒基因组,并将其包装成具有感染活性的病毒颗粒。例如,科学家曾经成功地从头合成脊髓灰质炎病毒、流感病毒等。

2. 改造病毒以跨越宿主: 理论上,通过基因工程技术,可以尝试对病毒的基因组进行改造,以期改变其宿主适应性。这可能涉及到:
改变病毒复制所需的蛋白: 病毒在宿主细胞内复制需要多种蛋白,这些蛋白的结构和功能与宿主细胞的分子机制密切相关。通过修改编码这些蛋白的基因,理论上可以尝试让病毒在不同物种的细胞中也能有效复制。
增强或降低宿主免疫逃逸能力: 病毒需要克服宿主的免疫防御系统。改变病毒表面蛋白或干扰宿主免疫信号通路的基因,可能会影响其在不同宿主中的生存能力。
改造病毒的进入宿主细胞的方式: 病毒进入细胞通常需要特定的受体。通过基因编辑技术,可能尝试让病毒能够识别并结合到植物或动物细胞的表面受体。

3. 合成生物学的挑战与风险:
技术难度: 病毒的跨物种感染是一个非常复杂的过程,涉及到病毒与宿主细胞的相互作用、复制策略、免疫逃逸等多个层面的适应。简单地修改几个基因,并不一定能成功地创造出一个能够在动植物中都稳定复制和传播的病毒。病毒的进化和适应性是一个漫长而精细的过程。
不可预测性: 即使能够合成或改造出某种病毒,其行为也可能难以预测。一旦释放到环境中,可能会对生态系统造成不可控的风险。
生物安全和伦理考量: 创造能够跨越动物和植物界限的病毒,无疑会引发重大的生物安全和伦理问题。因此,这类研究通常受到严格的监管和审查。

总结来说:

自然界中可能存在动植物共患病毒,并且科学界正在积极寻找和研究它们。 这是一种自然进化的结果,虽然数量可能不多,但确实存在可能性。
在人工层面,“制造”出动植物共患病毒,理论上是可能的,但技术难度极高,且伴随着巨大的风险和伦理挑战。 尤其是在不了解病毒完整生命周期和宿主交互机制的情况下,试图通过简单的基因工程实现跨动植物界的感染,成功率非常低,并且可能产生意想不到的后果。

当前,科学研究的重点更多地放在理解和预防已知病毒的跨物种传播,以及监测新发传染病的出现,而不是主动去“制造”这类具有潜在危害的病毒。对于动植物共患病毒的研究,更多是为了更好地预警和防控,保护人类健康和农业生产。

网友意见

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“在动物细胞和植物细胞内都可以扩增的病毒”是现实中自然界就存在的东西,例如水稻黑条矮缩病毒、水稻条纹叶枯病毒、番茄斑萎病毒。要人为制造新种或对现存物种进行修改当然是可以的。

过去数十年间,我们已经多次发现某些动物病毒和某些植物病毒之间有密切的联系,它们有几乎相同的基因库、可以互相交换一些基因。我们已经在一些非人哺乳动物和来自人类的样本中检测到植物病毒,而且无脊椎动物、非人脊椎动物和人类对侵入体内的一些植物病毒会产生免疫反应。

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  • 我们知道吸烟者体内可能出现针对烟草花叶病毒的抗体[3]。在人婴儿出生后1年内,口腔和肠道可能检测到烟草花叶病毒[4]
  • 一些学者预测,感染豆科植物的Nanovirus(不是科幻故事里的纳米病毒)可能正在向能感染人的方向演化。

可以参照:

有没有能同时感染动物和植物的病原体? - Leo Edward的回答 - 知乎

有没有能同时感染动物和植物的病原体? - Vigorous Cooler的回答 - 知乎

参考

  1. ^ https://doi.org/10.1371%2Fjournal.pone.0010041
  2. ^ https://doi.org/10.1128%2FAEM.00410-09
  3. ^ https://doi.org/10.1371%2Fjournal.pone.0060621
  4. ^ https://doi.org/10.1038%2Fs41598-020-70684-w

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