2.1 病毒的特征和分类
1892年俄国人伊万诺夫斯基在研究烟草花叶病时发现,通过细菌过滤器的病叶汁液仍能感染健康烟草引起花叶病。1935年美国人斯坦尼从烟草花叶病病叶中提取了病毒结晶,这种结晶具有致病能力。人们把这种通过细菌过滤器仍具有感染活性的感染因子称为滤过性病毒,简称病毒。
病毒是没有细胞结构的,专性寄生在活的敏感宿主体内,可通过细菌过滤器,大小在0.2μm以下的超微小微生物。由于病毒特殊的结构和形态及其生活习性,生物分类中把其列为单独的一个界,即病毒界。
2.1.1 病毒的特点
(1)极其微小 病毒个体极小(<0.2μm),大多数病毒可以通过细菌过滤器(孔径为0.45μm或0.22μm)。由于病毒太小,它在普通的光学显微镜下不容易被观察到,要借助于分辨率更高、放大倍数更大的电子显微镜才能看见病毒的形态结构。
(2)非细胞结构 病毒结构十分简单,不像细胞那样有细胞壁、细胞膜、细胞器等结构,大多数由蛋白质和核酸组成,有的含有类脂、多糖等。
(3)专性寄生 病毒没有合成蛋白质的机构——核糖体,也没有合成细胞物质和繁殖所必备的酶系统,不具有独立的代谢能力。因此,它必须专性寄生在活的敏感宿主细胞内,依靠宿主细胞的酶系统进行复制。
但病毒并不是可以感染任何种类的细胞,它对宿主有专一性。有时病毒会因为发生变异而在不同的宿主体内生长,如2003年出现的严重急性呼吸道综合征(SARS) 病毒,据研究认为是由动物体内的冠状病毒变异而能感染人体,产生危害的。
(4)只含一种遗传因子(DNA或RNA) 不同于细胞生物,一般来说,在病毒颗粒中,只含有脱氧核糖核酸(DNA)或核糖核酸(RNA),外部包以蛋白质外壳。大多数病毒所含的核酸是呈双链的DNA,少数(如细小病毒组的病毒)为单链DNA,另外有一些病毒所含的RNA多为单链RNA(呼肠孤病毒组的病毒为双链RNA)。
由于病毒的结构十分简单,它不具备人们一般认为生物所应该具有的结构,它们在活细胞外仅表现为生物大分子的特征,只有当它们进入宿主细胞后才表现出生命的特征。所以,甚至有人对病毒是否属于生物提出质疑。
2.1.2 病毒的分类和命名
2.1.2.1 病毒的分类
病毒有自己单独的分类系统,随着新病毒的不断被发现,人们意识到必须对已经发现并记载的病毒进行分类,以免在科研和应用上发生混乱。最早的分类系统是以病毒所引起的疾病的症状和病理特点为标准,将引起相同症状的病毒归为一类。如引起肝炎病的病毒有肝炎A病毒、肝炎B病毒和黄热病毒等。引起呼吸系统疾病的病毒有流感病毒、腺病毒等。随着现代实验技术特别是分子生物学的发展,病毒分类在原有的基础上得到补充和加强,如高分辨率的电子显微镜可揭示病毒的细微形态结构,分子生物学技术可鉴定病毒所含遗传物质的种类和数量。概括起来,目前在病毒分类中经常使用的指标有以下几种。
(1)病毒的形态学指标 如病毒颗粒的大小和形态;有无包膜;外壳的对称性;多面体病毒的壳微体的数目和螺旋对称病毒的外壳直径等。
(2)理化性质 病毒颗粒的分子量;浮力密度;沉降系数;对酸碱热的稳定性等。
(3)基因组特点 核酸类型(DNA或RNA);单链或双链;线状或环状;核酸上碱基的特征;转录方式;翻译特征;翻译后加工等。
(4)病毒的蛋白质 转录酶、反转录酶、血凝素和神经氨酸酶的存在与否;氨基酸同源性;蛋白质的糖基化和磷酸化等。
(5)宿主范围 对宿主的专一性;对细胞种类的特异性;生长特性。
(6)抗原性 血清学反应的特点;与相关病毒的交叉反应程度等。
(7)致病性 是否引起疾病;传播方式;病理学特点等。
根据国际病毒分类委员会(International Committee on Taxonomy of Virus,ICTV)在2005年公布的第八次报告,将已知的5450株病毒按照其所含核酸类型分为8大类,分别归属于3个病毒目、73个病毒科、11个病毒亚科和289个病毒属、1950个种。
在生产实际中,人们经常根据病毒不同的专性宿主,把病毒分为动物病毒、植物病毒、细菌病毒(噬菌体)、放线菌病毒(噬放线菌体)、藻类病毒(噬藻类体)、真菌病毒(噬真菌体)等。
2.1.2.2 病毒的命名
早期病毒的命名是以地名、症状或疾病、病毒粒子形态、人名、缩拼字以及字母或数字命名,甚至可以说是比较混乱的,所依据的特点也不尽相同。例如,有的病毒是以它所引起的疾病的名称来命名的,像痘病毒和疱疹病毒;也有的病毒是以其形态特点来命名的,如冠状病毒(其形状像帽子)、弹状病毒(其形状像子弹);有的病毒是以其发现地来命名的,如科萨奇病毒,它是在美国一个叫科萨奇的小镇最早被分离到的;还有的病毒则是以发现人的名字进行命名的,如Epstein-Barr病毒。
国际病毒分类委员会(ICTV)制定的病毒命名规则,与其他生物不同,例如不再采用拉丁文双名法,而是采取英文或英文化的拉丁词,只有单名,用斜体字母书写;目、科、亚科和属名也用斜体字母书写;病毒种名应由少而有实意的词组成,种名与病毒株名一起应有明确含义,不涉及属或科名,已经广泛使用的数字、字母及其组合可以作为种名的形容语。