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看电影学生物:《生化危机》

生物学霸

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《生化危机》系列电影中原本用于军事目的研发的 T 病毒缘何将大多数人类感染为「丧尸」而女主角不但安然无恙而且获得超能力?究竟这背后蕴含了什么生命科学原理?

T 病毒,全称为「Tyrant」(暴君)。是一种新型的 RNA 病毒,是以早期发现的始祖病毒为基础产生的变异体。强化了重新组合生物遗传因子的特性,以开发生物兵器为目的而诞生的恶魔产品。但是一部分的人类无法适应它的突变性而成为恐怖的丧尸。而且它所造成的二次感染竟产生了各种生物的变异。

什么是病毒?

恐怕大多数人对病毒的了解是:会致病,是体积最小的生物(也有人认为病毒不是生物)。其实进一步了解的话,我们能发现更多有趣的东西,病毒实在是一种很有魅力的东西,如果我是相关专业人员,恐怕也会无法抗拒创造或改造病毒的念头,因此大家就原谅保护伞公司的科学家吧。

病毒的核心部分是少量的遗传物质,即由脱氧核糖核酸(DNA)或者核糖核酸(RNA)构成的染色体,周围包上一层蛋白质外壳。由于它并没有细胞结构,因此体积极小,对抗生素等也免疫。

通常当病毒感染受害细胞时,它先附着在细胞表面,用酶在细胞表面溶一个小孔,然后把自己的遗传物质注入细胞,通过转录连接在细胞核中的遗传物质(通常是由大段的 DNA 连接成的染色体组,比如人类有 23 对染色体)上。由于一种酶只能溶解特定种类的蛋白质,因此一种病毒能感染的生物种类也很有限。

那么 T 病毒是怎样的病毒?

我们并没看到感染 T 病毒的生物发生细胞大量溶解会引起的生命力衰竭,实际上开发出的生物兵器状态颇稳定,丧尸也比正常人拥有更好的体力。如果是烈性病毒感染,虽说进食可以一定程度上弥补损失,但由于病毒是以几何级数增长,因此对生物的破坏速度也会越来越快,直至生物代谢速度赶不上而最终导致死亡。因此我们可以排除烈性病毒。

那么 T 病毒是温和病毒。它会与宿主共生。上面说过,一种病毒能感染的生物种类非常有限,而电影中受害的生物种类非常多,因此 T 病毒应该是有同样功能的一类病毒的总称。

T 病毒有什么用?

虽然我们看到了浣熊市可怕的丧尸大军,但是安布雷拉公司研究 T 病毒的本来目的并不是制造丧尸,也不是直接传播 T 病毒,而是用 T 病毒开发生物兵器(B.O.W.)。这些生物兵器包括地狱犬(Cerberus,仅指一代的狗),海王星(Neptune,一代的鲨鱼),猎食者(Hunter),暴君(Tyrant,包括寄生了 Nemesis 的追击者),步行植物(Ivy)等等。

为什么开发生物兵器要用到病毒呢?实际上,这些开发工程的核心部分就是基因重组。这不是像杂交那样把染色体重新分组,而是要改变染色体本身。与此相比,20 世纪末炒得沸沸扬扬的克隆技术,其实不过是入门手艺而已。

如前所述,温和病毒会把自己的遗传物质整合到宿主细胞的染色体中并长期共生。在这共生期间,显然宿主细胞的基因型就由于整合了病毒染色体而改变,细胞的性状也相应地会发生变化(这叫做溶原转换)。这就意味着宿主本身会有或多或少的变异,甚至有可能变异成另一种生物,视这个整合的病毒(简称前病毒或原病毒)对宿主的影响大小和性质而定。我们能在游戏中直接看到结果:T 病毒的影响是巨大的,而且它对生物的改变方向正是研究者需要的。在实验室中开发成功的各种生物兵器也大体达到了期望。

为什么被 T 病毒感染的市民会出现腐烂、食欲旺盛、嗜睡的症状?

腐烂和贪食都是出于同一个原因:T 病毒的感染受到人体免疫系统的阻挠。免疫细胞会试图将已被感染的细胞杀死,而且通常采用的是「同归于尽」的方式,这就导致人体出现大量坏死组织。为了修复组织的损失和恢复免疫系统的功能,就需要大量的食物提供材料和能量来源,这就使被感染者出现旺盛的食欲。

至于嗜眠,只能认为是脑部受到感染的结果,虽然细节不可能搞清楚,但是我们只需知道这并不正常就行。

需要说明的是,正常情况下脑部受称作「血脑屏障」的组织隔离保护,并不接触免疫细胞,所以如果该屏障没有受损的话,脑部很有希望比较完好地完成变异。因此,丧尸仍然能够直立行走,并有觅食的行为。(抗体可以进入脑部,但是抗体并不会损伤细胞。这个只是附带提下,有兴趣的可以查关键字「细胞免疫」,「体液免疫」。)

  

安布雷拉公司培养的生物兵器应该是从受精卵(或早期胚胎)时期就用 T 病毒改变了,因此能避开免疫系统的干扰和感染前生长状况的拖累,获得了健康稳定的变异生物。显然取材的受精卵并非限于一种生物,还可以根据需要混合外来基因,这就使得生物兵器具有多样性。

为什么受害者变成丧尸的时间长短各不相同?

每个人的体质是不一样的。对一个强壮的健康人来说,偶尔沾上皮肤的少许病毒要战胜免疫系统是很艰难的过程,甚至有可能病毒被彻底消灭,在 浣熊市危机爆发之前,第一批受害者大多只是在下水道接触了携带病毒的小型生物,而且本身健康状况良好,因此仍能维持数天正常,这期间出现发痒(轻微的组织坏死)、贪食等症状。一个被丧尸攻击至濒死的人就不同了,他的免疫能力是如此虚弱,以至病毒能轻而易举地侵入,而且如果病毒从伤口直接进入血液,会在极短时间内就传播到全身各处,大大加速了感染过程。

浣熊市的病毒大规模传播或爆发,主要是丧尸攻击造成的。假设一个丧尸平均每二小时攻击二人,受害者平均二小时后成为丧尸,那么从第一个丧尸开始,二小时后就有 3 个丧尸,四小时后就有 9 个...... 二十四小时后就有 531441 个,浣熊市只有十万人口而已。

T 病毒感染有什么症状?

T 病毒的初期感染症状,就跟一般的小病症没什么差别,只不过是咳嗽、打喷嚏,或是像起疹子般的发痒,由于这就像是人体在过敏或接受刺激时,所产生类似发炎的反应,所以平常根本没有人会去注意这种事,顶多以为自己感冒了,就去药房买安布雷拉公司的感冒药来吃是。可是就算是安布雷拉公司自己开发出来的感冒药,也无法杀死这种猛烈的 T 病毒,在患者去买感冒药的同时,病毒早就在宿主尚未发觉的情形下,开始侵害感染者的细胞组织了。

提出:在电影中,T 病毒能使死亡的细胞复活。哪怕那个躯体是一只手或一只脚,这表明 T 病毒进入并控制着被感染的每一个细胞。但在病毒简介里却说暴击被感染僵尸的头部能致使僵尸死亡,既然是控制每一个细胞,为什么单单打击头部就能杀死 T 病毒呢?这表明 T 病毒并不是单单病毒,而是类似寄生控制体的有意识生物。

  

回答:并非如此。丧尸的大脑虽然已被 T 病毒腐蚀,但是大脑仍有一部分(此时 T 病毒仍在腐蚀大脑)在控制着生物的本能——心脏跳动、血液循环、消化系统、听力、嗅觉以及残留的智力。由于头部被 T 病毒腐蚀,所以变得脆弱不堪,此时只要一枪或一脚就能摧毁剩余的大脑,生物就没有听力、嗅觉、智力了。若不攻击其大脑,几个小时后也会因为大脑被完全腐蚀而死。

真实世界中存在的最像 T 病毒的病毒是什么?

狂犬病病毒。如不及时治疗,发病后,流口水,暴躁易怒,恐水,撕咬连同自己在内的一切看得见的动物,甚至把自己的肩膀咬出白骨,一旦发病 100% 死亡。所幸,被咬伤后 24 小时内注射抗病毒血清完全可以治愈。

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