微生物、病毒與細胞世界

裂解循環與溶原循環

/ LIT-ik and ly-suh-JEN-ik SY-kulz /

病毒一旦把基因送進宿主細胞,就面臨兩種策略的抉擇,很像一個竊賊可以選擇當場砸搶,也可以悄悄住進去伺機而動。當場砸搶的選項是裂解循環;耐心住下的選項是溶原循環。這兩條帶名字的路徑描述的是感染之後發生的事,而許多病毒能根據條件在兩者之間切換。

在裂解循環中,病毒立刻徵用宿主細胞的機器,大量生產新的病毒顆粒。細胞變成一座工廠,不停地造出拷貝,直到塞得太滿而脹裂——「裂解」(lysis)就是破裂的意思——釋放出洪流般的新病毒去感染鄰近的細胞,並在此過程中殺死宿主。在溶原循環中,病毒則把自己的遺傳物質插入宿主自己的染色體,轉入休眠。這段隱藏的病毒 DNA 此時被稱為前病毒(或前噬菌體),每當細胞分裂,它都會隨宿主 DNA 一同被複製,悄無聲息地世代相傳。日後,某個應激信號可以把它重新翻回裂解循環。

理解這兩個循環,有助於看懂病毒感染隨時間如何表現。裂解循環解釋了感染中那個迅速而具破壞性的階段;溶原循環則解釋了病毒為何能潛伏多年不被察覺,然後突然重新激活——這正是唇皰疹反覆發作、以及水痘日後以帶狀皰疹形式捲土重來背後的模式。它還揭示了病毒如何能永久改變其宿主:一段塞進細胞染色體的休眠病毒基因,可以被遺傳下去,甚至改變宿主細胞的行為。

引起水痘的病毒,起初進行一場裂解式的感染,使孩子長出皮疹,隨後會在神經細胞裡以一種類似溶原的休眠狀態潛伏數十年。日後它一旦重新激活——常常是在免疫系統隨年齡減弱時——就會以一種叫帶狀皰疹的疼痛皮疹爆發出來。

水痘(裂解)潛伏數十年,再以帶狀皰疹甦醒過來——這是現實中「裂解—休眠—再裂解」的真實切換。

在溶原循環中,病毒並不殺死細胞——它隱藏在細胞的 DNA 裡。教科書裡的經典例子來自噬菌體,但類似的休眠也發生在感染我們的病毒身上,如皰疹病毒。

又稱
lytic cyclelysogenic cyclevirus replication cycles