從高中生物學(xué)科核心素養角度看新冠病毒肺炎疫情

　　2019年12月以來(lái)，湖北省武漢市持續開(kāi)展流感及相關(guān)疾病監測，發(fā)現多起病毒性肺炎病例，均診斷為病毒性肺炎/肺部感染。經(jīng)科學(xué)檢測，導致此次傳染病的病原體為2019新型冠狀病毒，即“2019-nCoV”。人感染了冠狀病毒后常見(jiàn)體征有呼吸道癥狀、發(fā)熱、咳嗽、氣促和呼吸困難等。在較嚴重病例中，感染可導致肺炎、嚴重急性呼吸綜合征、腎衰竭，甚至死亡。

　　冠狀病毒外有包膜，這層包膜主要來(lái)源于宿主細胞膜（磷脂雙分子層和膜蛋白），但也包含有一些病毒自身的糖蛋白。膜表面有三種糖蛋白：刺突糖蛋白（S，是受體結合位點(diǎn)、溶細胞作用和主要抗原位點(diǎn)）；小包膜糖蛋白（E，與包膜結合的蛋白）；膜糖蛋白（M，負責營(yíng)養物質(zhì)的跨膜運輸、新生病毒出芽釋放與病毒外包膜的形成）。

　　少數種類(lèi)還有血凝素糖蛋白（HE蛋白）。冠狀病毒的核酸為單股正鏈RNA。

　　就當前發(fā)生的疫情，從生物學(xué)科核心素養的角度加以粗淺解讀，望給各位同學(xué)、老師以啟示。

　　1.結構與功能觀(guān)

　�。�1）病毒的特異性

　　病毒之所以對其所寄生的宿主具有特異性，原因是其表面的蛋白質(zhì)能特異性地識別并結合宿主表面受體蛋白，而不同類(lèi)型的生物、同一類(lèi)型生物不同細胞表面的蛋白質(zhì)的種類(lèi)有差別。所以病毒蛋白的特異性的結構決定了其所感染的對象。

　�。�2）簡(jiǎn)單的結構有利于其快速繁殖

　　相對于其他生物，病毒結構極簡(jiǎn)單。即便是真病毒，它們的結構也主要或僅有核酸和蛋白質(zhì)兩種物質(zhì)。在漫長(cháng)的進(jìn)化歷程中，它們僅保留了感染和繁殖的必備的極少數基因，所以它們感染宿主時(shí)，可以做到輕裝上陣。以T2噬菌體為例，在其遺傳物質(zhì)的指導下，合成了核酸和蛋白質(zhì)后經(jīng)組裝便可成子代個(gè)體。只要條件適宜，它繁殖速度比細菌還要快。

　　簡(jiǎn)單就是力量，小小的病毒也體現了這樣深刻的哲學(xué)道理。

　�。�3）包膜結構賦予其更強毒性

　　冠狀病毒的外面還有包膜，相比沒(méi)有包膜的病毒，它“自我保護能力”更強大，致病能力往往更強。

　　2.進(jìn)化與適應觀(guān)

　�。�1）2019新型冠狀病毒與其宿主的共同進(jìn)化

　　蝙蝠存在了8800萬(wàn)年，幾乎與恐龍是同時(shí)代。據目前人類(lèi)的研究，蝙蝠是超級病毒的攜帶者，它身上能攜帶超過(guò)100多種毒性極大、兇險無(wú)比的病毒，有埃博拉病毒、狂犬病病毒、SARS病毒等。

　　那么，蝙蝠為何攜帶病毒卻不生��？

　　網(wǎng)絡(luò )上有的文章說(shuō)，“蝙蝠有逆天的免疫系統，強有力的防御功能，很難被異物傷害，病毒也無(wú)法對蝙蝠產(chǎn)生作用。”

　　從共同進(jìn)化的角度出發(fā)，我們應當從兩個(gè)方面來(lái)分析這個(gè)生物現象。蝙蝠與其攜帶的病毒是共同進(jìn)化來(lái)的：

　　一方面，蝙蝠中免疫能力低下的在自然選擇過(guò)程中已經(jīng)被淘汰，留下的個(gè)體是經(jīng)過(guò)自然選擇之后性狀更加優(yōu)良的個(gè)體；

　　另一方面，病毒中毒性極強的個(gè)體已經(jīng)隨宿主的死亡而失去了繁殖下一代的機會(huì )，相應的基因也逐漸被淘汰，而毒性弱、繁殖力強的病毒在與蝙蝠長(cháng)期共同進(jìn)化的過(guò)程中存留了下來(lái)。

　　（2）生物適應環(huán)境具有相對性

　　人作為萬(wàn)物之靈長(cháng)，為何感染了包括SARS病毒、2019新型肺炎病毒后顯得免疫力這么低下呢？

　　人的免疫系統有三道防線(xiàn)組成。

　　這三道防線(xiàn)都是在人類(lèi)長(cháng)期進(jìn)化過(guò)程中形成的。但在人類(lèi)進(jìn)化的過(guò)程中，SARS病毒、2019新型肺炎病毒這類(lèi)病毒是一直處于“缺席”的狀態(tài)，所以人體對其免疫能力相對低下。

　　由此可以看出，人雖然有強大的特異性免疫，能產(chǎn)生上百萬(wàn)種抗體，但這種適應的能力也是有一定的限度的，也僅僅是適應其所生存的環(huán)境；而一旦遇到之前所未遇到的環(huán)境因素，生物即會(huì )在一定程度上表現出不適應性。

　　3.穩態(tài)與平衡觀(guān)

　　因為人體免疫系統對SARS病毒、2019新型肺炎病毒反應相對遲鈍，而病毒的繁殖周期又非常短，所以當它們突破人的第一、二道防線(xiàn)后，在第三道防線(xiàn)產(chǎn)生作用前，就已經(jīng)大量繁殖了，從而引起人相關(guān)器官功能下降，引起人體的穩態(tài)失衡。

　　一般認為，病毒侵染機體后，會(huì )導致機體下丘腦的“體溫調定點(diǎn)”上升，從而導致人的體溫上升。冠狀病毒對溫度很敏感，在33℃時(shí)生長(cháng)良好，但35℃就使之受到抑制。由于這個(gè)特性，冬季和早春是該病毒疾病的流行季節。

　　所以，體溫上升上升有利于機體快速清除病毒以維持機體的穩態(tài)，從這個(gè)意義上講，體溫上升也是生物適應環(huán)境的表現。

　　但是，事物總是具有兩面性，一方面，人體溫上升有利于抵御病毒；另一方面，人體對病原體的過(guò)度敏感導致人在感染病毒期間體溫持續偏高，這也嚴重影響了幾乎所有酶的活性，從而影響了人體的正常代謝。

　　關(guān)于對病毒的敏感性這一點(diǎn)，人與冠狀病毒的天然宿主——蝙蝠表現得截然相反，這是也后者能與之長(cháng)期和諧共處的重要原因。

（二科學(xué)思維）

　　1.檢測新型冠狀病毒的方法

　　檢測傳染病的策略通常有兩種，檢測病原體本身，或檢測人體為了抵抗病原體而產(chǎn)生的抗體。

　�。�1）檢測病原體抗原。需要利用基因工程或動(dòng)物細胞工程的方法制備單克隆抗體，利用抗體與抗原做抗原——抗體雜交。若出現雜交帶，則說(shuō)明已經(jīng)感染相應的病原體。本檢測的不足是：在感染之初，病原體抗原含量也較低，抗原不容易檢測到。

　�。�2）檢測病人的體液中相應的抗體。與上述相反，利用基因工程或其他方法獲得的病原體的抗原與待檢病人的體液做抗原——抗體雜交。若出現雜交帶，則說(shuō)明已經(jīng)感染相應的病原體。本檢測的不足是：由于抗體產(chǎn)生需要時(shí)間，一般幾天至幾周不等，有些免疫功能較弱的病人可能抗體量很低，容易造成假陰性（已經(jīng)感染，但是測試結果看起來(lái)沒(méi)有被感染）。

　�。�3）檢測病原體的核酸序列。提取冠狀病毒的RNA，進(jìn)行RT－PCR，即反轉錄后再進(jìn)行PCR，再用熒光探針實(shí)時(shí)檢測擴增產(chǎn)物。這種檢測方法的原理是DNA分子雜交。這種方法很靈敏，也能夠很好地定量。

　　2020年1月13日至14日，多家公司研發(fā)出核酸檢測試劑盒，科華生物最早開(kāi)始組織規�；�的生產(chǎn)。新型冠狀病毒試劑盒正式獲批直供醫院，使確診時(shí)間大大縮短，最短僅需兩個(gè)小時(shí)。試劑盒的快速生產(chǎn)為新型冠狀病毒的確診提供了必要條件，近些日，確診病例呈指數增加也都是在意料之中。

　　2.病毒的傳播與預防

　　病毒一般會(huì )以某種載體進(jìn)行傳播，往往不會(huì )脫離載體而彌散在空氣中進(jìn)行傳播。就以導致人類(lèi)疾病的病毒而言，其傳播往往離不開(kāi)人的體液。不論HIV、SARS病毒，還是現在肆虐的新肺炎病毒，概莫能外。

　　經(jīng)過(guò)前些天的摸索，人們歸納、概括、總結出2019新肺炎病毒傳播的途徑：

　�、僦苯觽鞑�，患者噴嚏、咳嗽、說(shuō)話(huà)的飛沫，甚至呼出氣體被近距離接觸者吸入，導致感染；

　�、跉馊苣z傳播，飛沫混合在空氣中，形成氣溶膠，吸入后導致感染；

　�、劢佑|傳播，飛沫附在物體表面，手接觸被污染后，再接觸口腔、鼻腔、眼睛等粘膜，導致感染。

　　基于以上分析，預防傳染病最有效的預防措施首先就是隔離，盡量減少外出、聚會(huì )等；若要外出，一定要戴口罩。此外，還要注意衛生勤洗手，避免接觸野生動(dòng)物，警惕異常癥狀，及時(shí)就醫等。

（三科學(xué)探究）

　　當出現傳染病后，首要的應急和防控措施就是控制傳染源，其次是切斷傳播途徑、保護易感者。

　　經(jīng)過(guò)查閱、搜索資料和報道，整理出以下的研究歷程與線(xiàn)索：

　　1.醫務(wù)人員、研究人員基于相似、相同癥狀且有傳染性確定有傳染病。

　　2.基于一定事實(shí)推測武漢是傳染源。當疫情出現后，研究相關(guān)傳染病的專(zhuān)家指出，患者要么去過(guò)武漢，要么來(lái)自武漢，并結合其他的信息，迅速確定傳染源應當在武漢，這一推測與假說(shuō)為后期的行動(dòng)指明了方向。

　　3.通過(guò)樣本分析確定武漢是傳染源。然而，推測需要實(shí)驗與事實(shí)作為支撐。中國疾控中心病毒病所持續攻堅，該所首次從武漢華南海鮮市場(chǎng)的585份環(huán)境樣本中，檢測到33份樣品含有新型冠狀病毒核酸，并成功在陽(yáng)性環(huán)境標本中分離病毒，提示該病毒來(lái)源于華南海鮮市場(chǎng)銷(xiāo)售的野生動(dòng)物。但這次暴發(fā)的冠狀病毒的中間宿主和直接源頭，還無(wú)法確定。

　　4.系統研究確定病毒為新病毒且最可能來(lái)自蝙蝠。

　　1月29日最新發(fā)表于國際醫學(xué)期刊柳葉刀的一篇研究論文對病毒的宿主有進(jìn)一步的研究。研究樣本來(lái)自9名住院病人，其中8人有武漢華南海鮮市場(chǎng)暴露史，研究人員從患者的病原體中提取了8個(gè)完整和2個(gè)部分2019-nCoV基因組序列。相比于和SARS-CoV（約79％）、MERS-CoV（約50％）的相似性，2019-nCoV與兩個(gè)蝙蝠SARS樣冠狀病毒關(guān)聯(lián)更密切（同源性為88％）。

　　研究數據可以看出，感染的9名患者樣本基因組序列幾乎相同，這意味著(zhù)該病毒最近才在人類(lèi)中出現。2019-nCoV與SARS-CoV的差異很大，被認為是一種新的可感染人類(lèi)的冠狀病毒，與蝙蝠冠狀病毒的密切關(guān)聯(lián)性反映了蝙蝠可能是該病毒的原始宿主。

　　5.推測斷定還有中間宿主。據相關(guān)網(wǎng)站報道，華南海鮮市場(chǎng)出售野生動(dòng)物，可是那里應該并不出售蝙蝠，而某些人通過(guò)食用或其他方式接觸了野生動(dòng)物感染了蝙蝠體內的病原體，所以可以推測被人們所出售的野生動(dòng)物可能是一個(gè)中間宿主。

　　科學(xué)研究是一個(gè)持續的過(guò)程，究竟蝙蝠是不是此次冠狀病毒的天然宿主，究竟華南海鮮市場(chǎng)野生動(dòng)物的販賣(mài)者及食用者或親密接觸者是不是本次疫情的始作俑者？研究還在進(jìn)行中，直到真相昭然于天下。

　　撰寫(xiě)本文不是要定性病毒的自然宿主究竟是哪種動(dòng)物，傳染源究竟是哪里，而是想借相關(guān)報道的材料說(shuō)明研究與發(fā)現的歷程。

（四社會(huì )責任）

　　1.相信科學(xué)，積極面對

　　有人說(shuō)，此次疾病若在100年前爆發(fā)，它將會(huì )是人類(lèi)的大災難。盡管此言具有一定的臆測性，但相信大多數人不會(huì )持反對態(tài)度。截止2020年2月4日10時(shí)，國內患者共計20438人，治愈病例632例，死亡425例。在醫院治療的大多患者病情穩定，情緒平穩。精密的布置、科學(xué)的指導、有力的防控，全國發(fā)達的交通網(wǎng)絡(luò )與春節期間人口的極高流動(dòng)性與相對低的發(fā)病率、疫情的迅猛性和病毒的高致病性與低死亡率之間的反差，強有力地說(shuō)明了一點(diǎn)：此毒最猛，但可防、可控、可治，我們完全沒(méi)有必要恐慌。

　　我們需要的是基于對科學(xué)的認知而應有的謹慎而淡定、關(guān)切而不憂(yōu)慮、積極而不慌亂的態(tài)度與處事風(fēng)格。

　　2.不信謠言，不傳謠言，不造謠言

　　“謠言止于智者”，“沒(méi)有調查研究就沒(méi)有發(fā)言權”。我們應當將基于事實(shí)或實(shí)驗而發(fā)表言論或結論當成一種內化于心的自覺(jué)。作為高中生，使它成為自身生物學(xué)科核心素養的一部分；將來(lái)我們步入社會(huì )，成為社會(huì )的一分子，將這種習慣輻射于他人，進(jìn)而使這種習慣成為中國公民的集體素養。

　　近幾天，雖然疫情發(fā)展“有點(diǎn)迅猛”，但一方面，診斷試劑盒的使用，使診斷的時(shí)間大幅縮短，本來(lái)就患病但未確定的病例在較短時(shí)間內確診了；另一方面，數據分析顯示最近出現了漲幅回落的跡象。1月28日，鐘南山院士表示，只要措施做到位，正月十五之前，很可能會(huì )出現疫情拐點(diǎn)，不會(huì )再大規模增加了。

　　3.疫苗研制，八方給力

　　疫苗的本質(zhì)是抗原，它注射到人體后，引發(fā)人的特異性免疫，使人產(chǎn)生抗體和記憶細胞；當相應的病原體進(jìn)入機體時(shí)，可以被迅速識別，盡快被清除，從而有效地避免人罹患相應的患病。

　　1月28日，李蘭娟院士領(lǐng)導的杭州國家重點(diǎn)實(shí)驗室分離出了3株新型冠狀病毒的毒株，這意味著(zhù)我們離擁有疫苗又近了一步。1月29日，馬云公益基金會(huì )宣布，捐贈一億元人民幣用于支持冠狀病毒的疫苗研發(fā)。

　　普天之下為命運共同體，四海神州同胞一家人。研究者出心力，愛(ài)心人士出財力。“天若有情天亦老”，可歌可頌不可泣的一部壯麗詩(shī)篇，正在被華夏兒女用行動(dòng)書(shū)寫(xiě)著(zhù)。

　　4.保護自然，和諧共處

　　2005年，中科院武漢病毒研究所石正麗研究團隊中華菊頭蝠是SARS病毒的源頭。果子貍可能只是病毒的一個(gè)中間宿主，它可能是被中華菊頭蝠感染，從后者身上得到了這種病毒。

　　鐘南山后來(lái)曾經(jīng)諄諄告誡，若不加以重視冠狀病毒傳染源頭及野生動(dòng)物食用的問(wèn)題，非典可能卷土重來(lái)。似乎一語(yǔ)成讖，2019年，還是冠狀病毒，還是下呼吸道感染，還是蝙蝠。

　　我們?yōu)槭裁礇](méi)有做到“不貳過(guò)”？

　　原因恐怕是我們沒(méi)有敬畏自然，沒(méi)有看到人的自然屬性從而與其他的物種和諧共處，而一味地追求所謂營(yíng)養豐富的“野味”。在瘋狂向大自然索取的同時(shí)，受到了無(wú)情的懲罰，也連累了同胞。

　　老子在幾千年前說(shuō)過(guò)：“人法地，地法天，天法道，道法自然。”所以，我們要遵循大自然本來(lái)的規律做事，不破壞環(huán)境，與其他生物和諧共處，取所當取，食所當食用，不粗獷無(wú)禮，不標新立異，做新時(shí)代守法守禮不逾矩的好公民。

　　5.擁抱瑰寶，弘揚文化

　　1月31日晚，人民日報發(fā)布消息稱(chēng)，中國科學(xué)院上海藥物所和武漢病毒所聯(lián)合研究初步發(fā)現，中成藥雙黃連口服液可抑制新型冠狀病毒。

　　看到此消息，我相信不少人會(huì )想起幾個(gè)關(guān)鍵詞：屠呦呦、青蒿素、瘧疾。當年，屠呦呦曾說(shuō)，中國醫藥學(xué)是一個(gè)偉大寶庫，青蒿素正是從這一寶庫中發(fā)掘出來(lái)的。而最近關(guān)于“雙黃連”有抑制新型冠狀病毒的奇效，又一次印證了屠呦呦的的論斷。這可能要讓一小部分一直崇洋媚外、目光鎖定在西方的人動(dòng)搖觀(guān)念了：中藥醫文化歷久彌新，依然是世界醫藥方面的瑰寶。

　　作為新時(shí)代的公民，應當擁抱中華文化，相信中華文化，傳播中華文化，運用中華文化造福中華，影響世界。

　　當然，以上消息一經(jīng)報道，很多藥店的雙黃連口服液一夜脫銷(xiāo)。事實(shí)上，我們只要做好防護與預防，我們根本用不著(zhù)雙黃連口服液；可是，一旦我們去買(mǎi)藥時(shí)不小心感染了新肺炎病毒，僅在家里喝雙黃連口服液可能不僅治不了自己的病，而且還會(huì )感染全家。所以，我們說(shuō)，要理性，要運用科學(xué)思維分析問(wèn)題，任何時(shí)間都不要聽(tīng)到什么就馬上做什么，絲毫沒(méi)有自己的判斷與分析。

　　6.愛(ài)黨愛(ài)國，傳遞正能

　　從生物現象中提升生物學(xué)科思維能力，利用生物學(xué)科的知識與視角解讀生物學(xué)現象、解決相關(guān)的問(wèn)題，是高考所要求，更是社會(huì )發(fā)展的要求。

　�。�4）根據RNA能否直接起mRNA作用而分成單股正鏈RNA病毒(正股RNA病毒)與單股負鏈RNA病毒(負股RNA病毒)兩種。正股RNA病毒（如脊髓灰質(zhì)炎病毒）的單股RNA可直接起mRNA作用，轉譯早期蛋白質(zhì)，包括RNA多聚酶和抑制宿主細胞合成代謝的調控蛋白。負股RNA病毒的單股RNA不能作為mRNA，稱(chēng)為負股，須先合成互補股（正股）作為mRNA，再轉譯蛋白分子，而后產(chǎn)生核酸的復制型，成為合成子代病毒RNA的模板。

　　2.學(xué)術(shù)上關(guān)于病毒的分類(lèi)命名：

　　依據病毒的形態(tài)、毒粒結構、基因組、化學(xué)組成等毒粒性質(zhì)，病毒的抗原性質(zhì)等諸多生物學(xué)方面的性質(zhì)，經(jīng)國際病毒分類(lèi)委員會(huì )批準，于1998年通過(guò)了關(guān)于新的病毒命名規則。該規則確定了采用目、科、屬、種為分類(lèi)等級；經(jīng)過(guò)修改和補充，現在的分類(lèi)系統將已發(fā)現的病毒分為dsDNA病毒（即雙鏈DNA病毒）、SSDNA病毒（即單鏈DNA病毒）、DNA和RNA逆轉錄病毒、dsRNA病毒等八大類(lèi)，共包括62個(gè)病毒科、9個(gè)病毒亞科、233個(gè)病毒屬。

　　3.冠狀病毒

　　冠狀病毒在系統分類(lèi)上屬冠狀病毒科冠狀病毒屬，因外形像王冠，所以叫冠狀病毒。冠狀病毒屬的病毒是具外套膜的RNA病毒，可以感染人、鼠、豬、貓、犬、狼、雞、牛、禽類(lèi)脊椎動(dòng)物。

　　2003年冠狀病毒一個(gè)變種SARS病毒引起非典型肺炎。SARS是一種起病急、傳播快、病死率高的傳染病，被傳染的病人多數都與患者直接或間接接觸，或生活在流行區內。

　　該病毒主要通過(guò)近距離的空氣飛沫，接觸病毒感染者的呼吸道分泌物和密切接觸進(jìn)行傳播，另外，患者的消化道排泄物及其污染的水、食物和物品等也是重要的傳播途徑。（此段摘自《微生物學(xué)》（第2版）沈萍陳向東）

　　4.病毒的培養

　　病毒是營(yíng)寄生生活的生物，只能借助生活的細胞進(jìn)行繁殖。并且病毒的特異性強，對寄主有專(zhuān)一性。所以病毒培養必須利用活細胞，并且需要特定的活細胞。

　　T2噬菌體侵染大腸桿菌的過(guò)程可分為吸附、注入、合成、組裝等幾個(gè)步驟。

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