微生物、病毒与细胞世界

裂解循环与溶原循环

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

病毒一旦把基因送进宿主细胞,就面临两种策略的抉择,很像一个窃贼可以选择当场砸抢,也可以悄悄住进去伺机而动。当场砸抢的选项是裂解循环;耐心住下的选项是溶原循环。这两条带名字的路径描述的是感染之后发生的事,而许多病毒能根据条件在两者之间切换。

在裂解循环中,病毒立刻征用宿主细胞的机器,大量生产新的病毒颗粒。细胞变成一座工厂,不停地造出拷贝,直到塞得太满而胀裂——“裂解”(lysis)就是破裂的意思——释放出洪流般的新病毒去感染邻近的细胞,并在此过程中杀死宿主。在溶原循环中,病毒则把自己的遗传物质插入宿主自己的染色体,转入休眠。这段隐藏的病毒 DNA 此时被称为前病毒(或前噬菌体),每当细胞分裂,它都会随宿主 DNA 一同被复制,悄无声息地世代相传。日后,某个应激信号可以把它重新翻回裂解循环。

理解这两个循环,有助于看懂病毒感染随时间如何表现。裂解循环解释了感染中那个迅速而具破坏性的阶段;溶原循环则解释了病毒为何能潜伏多年不被察觉,然后突然重新激活——这正是唇疱疹反复发作、以及水痘日后以带状疱疹形式卷土重来背后的模式。它还揭示了病毒如何能永久改变其宿主:一段塞进细胞染色体的休眠病毒基因,可以被遗传下去,甚至改变宿主细胞的行为。

引起水痘的病毒,起初进行一场裂解式的感染,使孩子长出皮疹,随后会在神经细胞里以一种类似溶原的休眠状态潜伏数十年。日后它一旦重新激活——常常是在免疫系统随年龄减弱时——就会以一种叫带状疱疹的疼痛皮疹爆发出来。

水痘(裂解)潜伏数十年,再以带状疱疹苏醒过来——这是现实中“裂解—休眠—再裂解”的真实切换。

在溶原循环中,病毒并不杀死细胞——它隐藏在细胞的 DNA 里。教科书里的经典例子来自噬菌体,但类似的休眠也发生在感染我们的病毒身上,如疱疹病毒。

又称
lytic cyclelysogenic cyclevirus replication cycles