战“疫” | 生科人和你说说新型冠状病毒的前世今生

病毒是一种微小的致病颗粒，它结构简单，一般由RNA（核糖核酸）或DNA（脱氧核糖核酸）和衣壳蛋白构成。动物病毒的外面还有一层脂质包膜，以帮助它们更好地避开免疫系统的攻击，并辅助侵染细胞；有些病毒（如HIV病毒，图1）含有逆转录酶，可以将病毒RNA 反转录为DNA，拼接到宿主细胞的DNA分子中，成为原病毒而潜伏下来，随着宿主细胞的增殖而增殖。由于没有细胞结构，病毒的生命周期极度依赖于宿主细胞。如果离开了活细胞，单独的病毒颗粒无法自我增殖，很快就失去活性。

若人体感染了病毒，可以通过抗病毒药物来抑制病毒RNA或DNA的复制，从而抑制病毒的增殖。但是，从根本上清除细胞内的病毒DNA，还需要靠人体的免疫系统来实现。

病毒与细菌最大的区别在于，病毒没有细胞形态，是细胞内寄生的；而细菌有完整的细胞结构，可以在自然条件下长时间自我增殖，一些细菌甚至可以在极端高温高压的环境中生存、繁衍。对于细菌感染，可以采用抗生素，通过破坏细菌的细胞结构或者抑制它合成蛋白质的过程，从而杀死细菌；但是，抗生素对于病毒引起的疾病往往是无效的。

冠状病毒（COV）是一类有胞膜的单股正链RNA病毒。之所以称为冠状病毒，是因为这类病毒表面有一圈钉子一样的突起，在电子显微镜下看起来像皇冠（见下图）。而这些钉子样的突起是病毒识别和感染细胞的重要元件。

冠状病毒是一大类病毒，染病的患者表现为从普通感冒到重症肺部感染等不同的临床症状，如中东呼吸综合征（MERS）和SARS。此次武汉发现的新型冠状病毒属于β属冠状病毒， WHO命名为2019-nCoV。由于该新型冠状病毒之前尚未在人类中发现，人类缺少对变异病毒株的免疫力，所以，引起了新型冠状病毒肺炎的流行。

冠状病毒对紫外线和热敏感，56℃加热 30分钟、乙醚、75%酒精、含氯消毒剂、过氧乙酸和氯仿等脂溶剂均可有效灭活病毒。因此，可以利用紫外线、加热和上述脂溶剂进行消毒处理。

为了充分了解这一病毒侵染人体细胞的机理，从而推动抗体药物的研发，研究者从患者肺部分离出毒株进行了病毒基因组的测序。测序结果表明，新型冠状病毒的基因组与SARS病毒有70%的同源性，但它不是SARS病毒，二者不能划等号[1]。它们都属于β冠状病毒，并且有很近的共同祖先。

研究人员还发现，2019-nCoV与蝙蝠携带的一种冠状病毒RaTG13基因组的相似度高达96.2%（ 图3中红色区域Bat CoV RatG13），而且，两种病毒的刺突蛋白（S蛋白）的相似度高达93.1%。这说明，2019-nCoV与蝙蝠所携带的病毒是近亲[2]，推测是后者识别宿主细胞的S蛋白发生了突变，从而获得了感染人类细胞的能力。

所以说，2019-nCoV有可能来源于蝙蝠。因此，在生活中，我们要尽量避免与蝙蝠等野生动物的直接接触，更不要食用野生动物，防止病毒的感染与传播。

冠状病毒侵染人体细胞之后，在宿主细胞内完成复制、组装新病毒的过程，主要包括以下步骤：

（1）病毒的S蛋白与细胞表面上的受体结合，进入宿主细胞。

（2）利用宿主细胞的核糖体，翻译病毒RNA聚合酶

（3）病毒基因组的转录和复制

（4）病毒蛋白的翻译

（5）新的病毒的组装与释放

之前对SARS的研究已经知道，SARS病毒是通过其表面的S-蛋白，与人体细胞上的ACE2蛋白结合，从而导致病毒侵入人体细胞的。序列分析表明，新型冠状病毒的基因组与SARS病毒的基因组有70%的同源性，那么，该病毒与SARS侵染细胞机制是否会一样呢？

通过分析新型冠状病毒表面S蛋白的结构信息，研究者发现，该S蛋白用于识别细胞表面ACE2的5个关键氨基酸中，有4个与SARS的不同，但是，分子结构模拟发现，新型冠状病毒的S蛋白却依然能够与ACE2结合。由此推测，新型冠状病毒的识别位点很有可能也和SARS一样，是肺泡上皮细胞表面的ACE2（血管紧张素转化酶II）[1]。

另一项研究则证实了这个推测。用人源Hela细胞做病毒侵染实验，当Hela细胞没有表达ACE2蛋白时，它就不能被病毒侵染（没有红色荧光）；当Hela细胞中表达了不同动物（蝙蝠、猪和麝猫）的ACE2蛋白之后，这些细胞都可以被2019-nCoV侵染 （图7红色框）[2]。这说明，除了人之外，一些家畜也有被病毒感染的风险。【WHO最新回应：目前尚无猫和狗等家养宠物感染新型冠状病毒的证据】

新型冠状病毒主要传播方式是经飞沫传播、接触传播（包括手污染导致的自我接种）及气溶胶传播。

（1）飞沫传播：飞沫（直径＞5μm的含水颗粒）可以通过一定的距离（一般为1米）进入易感的黏膜表面。由于飞沫颗粒较大，不会长期悬浮在空气中。平时的咳嗽、打喷嚏、说话时，都会产生呼吸飞沫。

（2）接触传播：含有某种病原体的血液、体液或分泌物通过接触污染了手，再接触呼吸道、消化道或眼睛等黏膜，就有可能被传播，造成感染。

（3）气溶胶传播：即空气传播。一般认为直径＜5μm的颗粒，才能通过空气传播，在长时间远距离散播后仍有传染性。通过空气传播的病原体也可以经接触传播。

打喷嚏产生的飞沫能够飞多远？

人的肺中大约会有1升的液体，每次打喷嚏，肺部都会像被挤压的矿泉水瓶一样把这些液体成雾状喷射出去。到了体外后，它们会分成4万多个小滴液，每个滴液中都包含着大量的病毒和细菌。麻省理工学院的科研人员用高速相机拍摄了打喷嚏的过程，结果显示，打喷嚏产生的液体速度能高达35米/秒，较大的液滴最远可传到8米远，咳嗽产生的飞沫可达6m远，液滴最多悬浮10分钟[3]。

以SARS病毒为例，温度和湿度是影响病毒存活力的重要条件之一。在正常室温与湿度条件下，病毒在空气中的存活时间为24小时。在湿度相同的情况下，升高温度会使病毒的活性降低 [4]。另有研究表明，将病毒在56℃处理30分钟，可以基本杀灭病毒；而在70℃的条件下，只需要处理15分钟就可以完全杀灭病毒 [5]。所以，高温是杀灭病毒的有效办法。

另外，研究人员发现在自来水中，病毒可以存活两天以上，而在不锈钢片、塑料片等材料的表面，病毒可以存活两天。在棉布片、滤纸等材料上，病毒在4-6小时即可失去活性 [6]。因此，在硬币、纸币或交通工具的扶手上，都有可能被病毒感染者接触而留下的病毒颗粒，在2天内可能有一定感染能力。所以，戴手套和洗手是阻断病毒感染的有效方法之一。

（1）戴口罩，应选择正确类型的口罩（N95型口罩或医用外科口罩）进行佩戴。即便接触到感染者，正确地戴好口罩也可以有效阻挡吸入飞沫中的病毒。

（2）打喷嚏或者咳嗽时不要用手直接遮挡，可以用纸巾等遮挡，避免手沾染病原体接触黏膜、皮肤等部位造成感染。

（3）勤洗手，多通风。洗手可以阻断病毒通过手由口鼻进入呼吸道引起感染。专业洗手法参见

（https://mp.weixin.qq.com/s/6i0Zv-HdPcqCwL-txe5BRw）。

（4）提高免疫力，避免去人群聚集且空间封闭的场所。加强锻炼、规律作息，提高自身免疫力是避免被感染的最重要手段。

人被病毒感染后，身体会产生抗体，比如麻疹、天花这类病毒引发的疾病，都会产生抗体。康复后，人体内会留下抵抗部分病毒的记忆细胞，从而在下一次面对同样病毒时对人“护驾”。只要病毒没有变异，康复者对这种病毒一定程度上就是“无敌”的，成为不易感人群。这可以看成是自然界给予生命对抗疾症过程中获胜一方的奖励。

人体内留存有抗体和相应的记忆细胞，当然就对疾病产生了抵抗力，但也不是百毒不侵。每个人的个体差异很大，抗体留存时间，对抗病毒的滴度，通俗地理解为浓度，也都差异很大。另外，有些记忆细胞体内存在时间较短，加之病毒突变率很高，所以如果不做好防护，接触大量病毒，依然有很大感染风险。同时，患病初愈，体质较弱，也容易被其他疾病击倒。

[1] Xintian Xu, et. al,. Evolution of the novel coronavirus from the ongoing Wuhan outbreak and modeling of its spike protein for risk of human transmission. (2020) SCIENCE CHINA Life Sciences. ISSN 1674-7305.

[2] Peng Zhou, et.al, Discovery of a novel coronavirus associated with the recent pneumonia outbreak in humans and its potential bat origin. bioRxiv 2020.01.22.914952.

[3] Corie Lok. The snot-spattered experiments that show how far sneezes really spread. (2016) Nature (534), 24–26

[4] Chan, K. H., et.al,. The effects of temperature and relative humidity on the viability of the SARS coronavirus.(2011) Advances in virology: 734690.

[5] 鲍作义,刘永健,刘思扬,庄道民,李敬云.SARS病毒对温度耐受性的实验研究[J].中国消毒学杂志,2003(03):7-8.

[6] 李敬云,鲍作义,刘思扬,庄道民,刘永健,张文福,蒋莉.SARS病毒在外界环境物品中生存和抵抗能力的研究[J].中国消毒学杂志,2003(02):33-35.