导读：半年前，美国弗吉尼亚大学生物化学和分子遗传学系的王冯斌等人通过研究古细菌病毒，解析了柠檬形病毒的进化与组装机制，发现古细菌病毒“变形”是为了容纳更多的遗传信息，相关研究登上当期Cell封面，该研究有望用于基因及药物输送载体等方面的研究或应用。
为便于理解，本文分以下几方面简单介绍。
目录：
1. 病毒的定义和类型
2. 病毒的复制
3. 病毒感染细胞的过程
4. 病毒的进化
5. 病毒的预防
6. 病毒感染后的治疗方法
1. 病毒的定义和类型
病毒是一种极微小的生物，可通过细菌滤器，直径一般小于0.2μm，只能在电子显微镜下才能看到，是所有生命形式中最小的复制性微生物。病毒只能在细胞内进行繁殖，完全依赖于宿主细胞提供合成和能量，它具有严格的细胞寄生性。
病毒可以根据其核酸类型（遗传物质）、传染途径、感染的对象（寄主类型）、病毒性质、病毒结构或者病毒的形态来分类。
例如，现在流行的冠状病毒是圆形的，而埃博拉病毒是柱状的，女孩子们都知道的HPV（人乳头瘤病毒） 则是二十面体形状。
少有人知道的是，有许多病毒并不感染人，而是可能会感染黄瓜、细菌、古细菌等。感染细菌的病毒被称为噬菌体（phage），本文重点介绍对象就是古细菌病毒。
2. 病毒的复制
病毒需要寄生于细胞，所以首先需要靠近并进入细胞，然后脱掉自己的蛋白外壳暴露自身的DNA，使DNA进入细胞核内利用细胞的各种条件进行自我复制，同时合成自身所需要的蛋白等生物大分子，最后将一个病毒所需的核酸和蛋白质包装在一起，“借细胞生病毒”后又将新生的病毒释放到细胞外进行下一次扩散。正常复制周期分为六个阶段:吸附、侵入、脱壳、生物合成、组装和释放。
3. 病毒感染细胞的过程
估计大家都知道，新冠病毒能感染人的原因是人的细胞膜有ACE2蛋白，该蛋白可以与病毒结合，进而“引狼入室”。病毒结合细胞膜表面蛋白后的过程可以参考“病毒的复制”。
《细胞》第四期的文章“Receptor binding and complex structures of human ACE2 to spike RBD from omicron and delta SARS-CoV-2”讲了新冠病毒的RBD结构域与人类ACE2受体亲密接触的细微结构。
4. 病毒的进化
病毒进化的主要方式是基因突变和基因重组。
病毒基因组很小，点突变就可能会对病毒的传播能力和致病性产生较大影响，这也是疫苗、抗体和药物抗病毒效果下降的直接原因。 基因重组是指A病毒的某个基因片段被换成B病毒相应片段。
点突变（图中原来的C突变为G）可能改变蛋白序列，从而降低病毒抗原性；基因重组（模式图，中病毒A的某段DNA被替换为病毒B的DNA）可能完全改变病毒抗原性。"Y"字型表示病毒A的抗体，可识别未突变的病毒A。
如果说基因点突变可以让病毒变得“面目全非”，导致宿主产生的抗体“认不出来”，那么基因重组则可以产生新的病毒。这种情况下疫苗产生的“旧”抗体将直接无效。这也是疫苗的保护作用随着时间的推移而减弱的原因。但是打疫苗还是很有必要的，因为我们打了疫苗可能“躲不过十五”，而不打疫苗则可能“熬不过初一”。不管疫苗能否抵抗未知的突变体，但是对于当下存在的病毒是有效的。
半年前，美国弗吉尼亚大学生物化学和分子遗传学系的王冯斌等人通过研究古细菌病毒，解析了柠檬形病毒的进化与组装机制，相关研究登上当期Cell封面，题为Spindle-shaped archaeal viruses evolved from rod-shaped ancestors to package a larger genome【纺锤形古细菌病毒从杆状祖先进化而来，包装更大的基因组】。该研究有望用于基因及药物输送载体等方面的研究或应用。
该研究对象是一种长相怪异的古细菌病毒，其全身呈现纺锤型态，病毒学家称其为“柠檬型”，它表面的曲率比较多变，有时候还能长出短短的尾巴。
“这个课题几年前应该都还是做不出来的。现在因为冷冻电镜的持续革新，我们终于捕捉到了柠檬型病毒的 12 个连续半径的衣壳结构。 ”王冯斌说。
该研究提出了第一个古纺锤形病毒的原子结构，发现发现柠檬型病毒大概率是从柱状病毒进化而来的：而柠檬型外壳相比于柱状外壳的优势，是可以用同样的数量的蛋白，包装更长的基因组，即容纳更多的遗传信息，从而更好地适应自然环境的变化。在数学中，相同周长时圆的面积最大，表面积相同的时候，球的体积最大；在生物中，相同的蛋白质外壳或膜表面积容纳更多内容物的优势在于它运行生命体更有效的进行相关生化反应。所以在进化上，纺锤体的形状比柱状是更好的选择。
在机制方面，该研究阐明了柠檬型病毒半径的变化原理是 quasi-equivalence，这一原理最早由生物物理传奇、美国结构生物学家唐·卡斯帕尔（Don Caspar）于 1962 年在二十面体病毒中阐释过；
此外，该研究还发现疏水相互作用是纺锤形衣壳多形性的基础，具体来说，这个病毒衣壳蛋白两端亲水、中间不仅疏水还被预测成跨膜区域，这给研究病毒组装提供了不少新思路。
在研究意义和应用价值方面，该研究有望用于基因及药物输送载体。在蛋白质结构领域，蛋白质分子的柔性是个难题，因为柔性大的蛋白质结构是动态变化的，但是冷冻过后的状态却是固定的，其实有些蛋白质表达纯化本身就已经是个难题，本研究中王冯斌等人采用的数据处理策略证明了这种半径多变的大复合物可以通过冷冻电镜解析。这说明人们可以用同样策略来研究很多疾病相关重要的复合物动态结构。此外，柠檬型病毒可伸展的特性给材料领域带来很多设计多肽纳米管的启发，也许未来类似的结构会被用来做基因载体、药物输送载体等。
“很多基础研究到真正被用到实际应有，都不是区区几年的光景。RNA 疫苗中用到的脂质体技术，是 20 世纪 60 年代开始研究的。21 世纪的纳米管抗癌药 Lanreotide，早在 20 世纪 80 年代就被发现了。但是话又说回来，展望未来总是让人心潮澎湃，即使回过头来看没一个说中的。”王冯斌说。
5. 病毒的预防
总的思路就是控制传染源、做好个人防护以及增强抵抗力。
6. 病毒感染后的治疗方法
由于病毒需要寄生于细胞，因此对抗生素有抵抗作用，这就导致用抗生素治疗病毒感染时一般没有什么效果，或者效果甚微。
细胞焦亡作为一种病理性的死亡，是生物体抗病毒感染的一种方式。
至于医院用的病毒感染方法，请参考以下截图。
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