苏格兰植物病毒学家告诉您病毒是不是活的

2018-05-29 15:28:19 104

病毒是不是活的呢?这是一个今天还在被争议着的问题,目前最好的回答可能是:我们需要认识到,以遗传物质被包裹在一层蛋白质外套中并劫持宿主细胞复制机器为特征的病毒说明,这样的生物分类法在分子尺度就显得过于模糊了。在本文中,苏格兰植物病毒学家尤斯塔斯·巴顿-赖特和艾伦·麦克贝恩通过他们的实验帮助启动了一场争辩。回过头去看,他们的实验结果为揭开此谜提供了关键内容。

他们将烟草花叶病毒分离成了蛋白质和核酸(RNA)两种组分,并发现后者是导致感染发生的关键所在。但是,由于当时人们缺乏对RNA(核糖核酸)的知识,生物化学的重点被聚焦在蛋白质身上,所以他们对上述结果的唯一解释只是猜测病毒可能属于一种酶类物质。

在一系列的观察中,文森和彼得声称导致烟草花叶疾病的表现表明这种病毒为一种化合物。我们详细地重复了这项研究工作,完全证实了他们所有的观察结果,我们得出了同样的观点:在这里病毒表现为一种化合物,而非活的有机生命。

在我们自己的研究中,采用的是约翰逊的所谓的1号花叶。我们要特别感谢柴斯罕特研究站的比利博士为我们提供的病原。这种疾病被通过汁液接种的方式转移到烟草中。

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被烟草普通花叶病毒感染的植株

我们特别检测了文森和彼得所描述的混合磷酸洗出液。这种洗出液被发现具有很强的感染性(接种植株:10;染病植株:10)。我们发现洗出液中含有蛋白质(黄色蛋白质反应和双缩脲检测)。当温和加热时,蛋白质发生了沉淀。饱和的(非半饱和的)硫酸铵溶液也可以使蛋白质发生沉淀。与文森和彼得所报道的观察不同的是:我们发现,如果将洗出液的pH值调节到5并加入丙酮时(每单位体积的洗出液中加入2单位体积的丙酮),就会出现大量的白色沉淀。我们发现这些丙酮沉淀物中含有蛋白质,而且已证明它们具有感染性(接种植株:5;染病植株:5)。

我们观察到,丙酮沉淀物可以被分离为两个组分,其中之一是白色结晶固体,另一部分的胶状物质被证明是蛋白质。接下来的问题是:病毒究竟是存在于蛋白质组分中,还是存在于白色结晶固体中,还是说导致感染时二种组分都是必需的。仅用蛋白质组分感染植物,也导致了染病(接种植株:5;染病植株:5)。当试图将蛋白质组分与病毒分开时,我们面临了相当的难度。

白色结晶固体被通过反复的丙酮沉淀而纯化,然后用乙醚清洗,并用真空干燥器进行了干燥。分析结果表明,这些白色结晶固体的主要成分为磷酸盐,但也含有相当量的有机物,因为加热时它会变焦。我们发现这些纯化的样品中不含有氮,但却被证实具有感染性(第一次接种:接种植株,5,染病植株,5;第二次接种:接种植株,8,染病植株,8)。其中的蛋白质组分显然在感染过程中不发挥什么作用。下面的实验结果也证实,蛋白质在导致疾病过程中并不发挥任何作用。在磷酸洗出液中加入1%的番红染料液会产生缓慢的沉淀。这样的沉淀被用离心机分离出来,重新悬浮于水,其中的番红染料再用标准的戊醇去除。所得到的水溶液被发现具有感染性,而且不含有蛋白质、磷酸盐或氮。

作为对照,来自健康植株的体液也用与以上处理染病植株体液精确一样的方法进行处理。用丙酮处理健康植株获得的混合磷酸洗出液表现出相当不同的行为。与前面描述的大量白色沉淀不同,这里出现的是清淡的乳白色沉淀,而且它们在过了很多个小时之后都不沉降下去。

植物病毒并非活的生物这一点先前已经被他人提出来过。有观点认为,它们可能本质上属于酶类物质。文森和彼得的看法是,烟草花叶病毒从本质上而言是一种简单的蛋白质。我们分离到了一种白色晶体化合物,它不含氮,但却具有很强的感染性。我们觉得,这些证据使我们能够排除烟草花叶病毒本质上属于一种活的生命体的可能性。在番红沉淀物中,表现出了与蛋白质水解酶的亲和性,但在对这些物质进行进一步研究之前,我们不能确切地陈述烟草花叶病毒从本质上是否真的属于酶类物质。