人類第一種確認的病毒-煙草花葉病毒_風聞

由於這次新冠疫情，越來越多的人瞭解到了新冠病毒，大家對致病性病毒都更加關注。如果問一個問題，哪種病毒是人類發現的第一種病毒？好多人肯定會回答：天花病毒啊，人類被天花病毒折磨了幾千年，中國唐代名醫孫思邈用取自天花患者口瘡中的膿液敷着在皮膚上來預防天花。到明代以後，人痘接種法盛行起來。1796年，英國鄉村醫生愛德華·詹納用接種牛痘的方法預防天花，最後人類戰勝了天花。

但是這個答案錯了。人類真是運氣好，我們開始用牛痘預防天花的時候，當時只有簡單的光學顯微鏡，光學顯微鏡看不到病毒，後來出現電子顯微鏡後才看到了病毒。現在網上的病毒照片都是通過電子顯微鏡得到的。

人類確認的第一種病毒不是來自動物，而是植物病毒。**人類最早發現的病毒是煙草花葉病毒（Tobacco Mosaic Virus，縮寫TMV）。**煙草在18世紀就成為了一種重要的經濟作物，是國家税收的重要來源之一。煙草感染病毒後會出現葉肉細胞裂變，導致葉片厚薄不均、顏色黃綠相間，葉片出現斑點，呈花葉狀，這就是這種病的名稱來源。隨着病情的發展，葉片會出現大面積褐色壞死斑，嚴重的會出現葉片扭曲、皺縮。早期發病的煙株節間短縮、矮化、生長緩慢，無法開花結實，抵抗力差，葉片容易脱落，種子量很少，且一般情況下不能正常發芽。禁煙人士或許覺得讓煙草花葉病毒把煙草滅了不正好嗎？事情沒這麼簡單，這種病毒還可侵染包括茄科、莧科、豆科等36科350多種植物，有極強的生存能力和傳染性，對農業有較大的危害。自然成了很多科學家努力解決的問題。

很多科學家在18世紀就逐步意識到傳染病是微生物引起的。1886年，在荷蘭工作的德國人麥爾（Mayer）把患有花葉病的煙草植株的葉片加水研碎，取其汁液注射到健康煙草的葉脈中，能引起花葉病，證明這種病是可以傳染的。通過對葉子和土壤的分析，麥爾指出煙草花葉病是由細菌引起的。當時還沒有病毒的概念，認為傳染病要麼是細菌要麼是寄生蟲引起的。1892年，俄國的伊萬諾夫斯基（Ivanovski）重複了麥爾的試驗，證實了麥爾所看到的現象，而且進一步發現，患病煙草植株的葉片汁液，通過細菌過濾器後，還能引發健康的煙草植株發生花葉病。這種現象起碼可以説明，治病的病原不是細菌，但伊萬諾夫斯基將其解釋為是由於細菌產生的毒素而引起。生活在巴斯德的細菌致病説的極盛時代，伊萬諾夫斯基未能做進一步的思考，從而錯失了一次獲得重大發現的機會。當然這也不能全怪他，當時顯微鏡技術落後，分辨率低。顯微鏡觀察下沒有微生物，培養基上也沒有菌落生成，推測是毒素也可以理解。

1898年，荷蘭細菌學家貝傑林克（Beijerinck）同樣證實了麥爾的觀察結果，並同伊萬諾夫斯基一樣，發現煙草花葉病病原能夠通過細菌過濾器。但貝傑林克想得更深入。他把煙草花葉病株的汁液置於瓊脂凝膠塊的表面，發現感染煙草花葉病的物質在凝膠中以適度的速度擴散，而細菌仍滯留於瓊脂的表面。從這些實驗結果，貝傑林克指出，引起煙草花葉病的致病因子有三個特點：（1）能通過細菌過濾器；（2）僅能在感染的細胞內繁殖；（3）在體外非生命物質中不能生長。根據這幾個特點，他提出這種致病因子不是細菌，而是一種新的物質，稱為“有感染性的活的流質”，並取名為病毒，拉丁名叫“Virus”。

幾乎是同時，德國細菌學家勒夫勒（Loeffler）和費羅施（Frosh）發現引起牛口蹄疫的病原也可以通過細菌濾器，從而再次證明伊萬諾夫斯基和貝傑林克的重大發現。

1935年，美國科學家温德爾·斯坦利發現煙草花葉病毒的侵染性能被胃蛋白酶破壞，在這一現象的啓示下，他幾乎磨了上噸重的感染花葉病的煙葉，企圖用提酶的方法把病毒提純出來。他得到了一小匙在顯微鏡下看來是針狀結晶的東西，把結晶物放在少量水中，水就出現乳光了(膠體溶液的丁達爾效應)，用手指沾一點這溶液，在健康煙葉上磨擦幾下，一星期以後這棵煙草也得了同樣類型的花葉病。可見提純的東西的確是有侵染性的煙草花葉病毒。1926年電子顯微鏡就被髮明瞭，但電子顯微鏡數量很少而且太貴了，斯坦利當時使用的還是光學顯微鏡。1938年，德國科學家魯斯卡用電子顯微鏡看到了煙草花葉病毒的真身，而此時距離病毒被證實存在已經過去了40年時間。

 

今天在美國加州大學的原來斯坦利實驗室裏，仍然保留着一個標註着“Tob. Mos.”字樣的瓶子，其中就盛着當年第一次提純的煙草花葉病毒（簡稱TMV）（不知道里面的病毒是否還有活性？）。

根據各種試驗結果，證明這種結晶物質是蛋白質，初步的滲透壓和擴散測定表明，這種蛋白質的分子量高達幾百萬。其結晶製品的侵染性依賴於蛋白質的完整性，侵染性被認為是病毒蛋白質的一種性質。

Stanley 的研究論文1953年發表在Science雜誌上，他在論文中寫道：“煙草花葉病毒是一種具有自我催化能力的蛋白質，它的增殖需要活體細胞的存在”。

在獲得TMV結晶之後的將近20年時間裏，許多其他病毒也相繼被結晶出來，1955年，Scaffer和Schwerdt成功地結晶了脊髓灰質炎病毒，它是第一個被結晶出來的動物病毒。然而，Stanley在他的結晶工作中，並未注意到病毒的含磷組分，1936年Bawden和Pirie等在純化的TMV中發現了含磷和糖類的組分，它們以核糖核酸的形式存在， 通過熱變化， 這種核酸可以從病毒粒子中釋放出來，這一發現也被Stanley不久證實，Stanley及其同事證實幾種不同植物病毒的核酸也能從核蛋白的形式中被分離出來。

TMV的結晶及其化學本質的發現是對醫學和生物科學的巨大貢獻，它不僅引導人們從分子水平去認識生命的本質，而且為分子病毒學和分子生物學的誕生奠定了基礎。鑑於Stanley在TMV研究中的突出貢獻，1946年他被授予諾貝爾獎，這是病毒學領域第一個獲此殊榮的科學家。

隨着技術的進步，人類煙草花葉病毒的瞭解不斷深入。煙草花葉病毒TMV是一種RNA病毒，它有一圓筒狀的蛋白質外殼，由很多相同的蛋白質亞基組成；內有一單鏈RNA分子，沿着內壁在蛋白質亞基間盤旋着。樣子看上去怪怪的。

順便講下，新型冠狀病毒的遺傳物質是單股的正鏈RNA病毒，也屬於RNA病毒。