本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
在角落里的是……挑战者，肺衣（Lobaria pulmonaria）。由于其外观像肺，俗称“肺草”，中世纪的草药医生援引“符号学说”推断它一定对治疗肺部疾病有效。这种说法值得怀疑，但它似乎确实擅长于更令人惊奇的事情。创意共享 Jason Hollinger。点击图片查看原始图片和许可证。
如果要选出世界上最坚不可摧的生物实体，朊病毒将是一个非常好的选择。它是生物学界的拉斯普京：煮沸、冷冻、消毒、加压、辐照、用福尔马林浸泡或用蛋白质裂解酶处理，它们依然存活。
关于支持科学新闻业
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻业 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和思想的具有影响力的故事的未来。
嗯，不是字面意义上的“活”。毕竟，它们只是蛋白质。
朊病毒——具有感染性的错误折叠蛋白质——在压力锅般的高压灭菌器内部幸存下来，高压灭菌器是实验室、医院和外科手术消毒的支柱。它们还在严酷的户外条件下存活了多年——风、寒冷、雨、雪、冰、高温和紫外线辐射。
这两点应该让各地的哺乳动物感到恐惧，因为朊病毒会导致无法治愈的致命神经退行性消耗性疾病和最糟糕的痴呆症——那种迅速击倒壮年健康人士的疾病。
如果您不熟悉朊病毒疾病，那只是因为您不知道它们是由朊病毒引起的。在哺乳动物中：痒病、慢性消耗性疾病、牛海绵状脑病，也称为疯牛病。在人类中：库鲁病、克雅氏病和变异型克雅氏病，疯牛病的更规范名称。
一旦人类出现症状，震颤、抽搐、性格改变、幻觉和无法控制的大笑发作可能会先于死亡，通常在六个月左右。鹿和麋鹿在慢性消耗性疾病朊病毒的影响下，精神上逐渐消瘦和茫然。患有痒病的绵羊会从它们可能瘙痒的背部刮下羊毛，而患有疯牛病的牛会在倒下之前蹒跚而行，具有攻击性。
其中一些疾病，除了其可怕的表现之外，还有耸人听闻的起源故事。例如，库鲁病困扰着巴布亚新几内亚东部地区的弗雷族，因为他们有食用已故成员的习惯，以便将他们的生命力归还给部落。妇女和儿童更容易患上库鲁病，因为男人占用了上等肉块，让她们吃不太受欢迎的部分，如大脑，朊病毒颗粒在那里聚集。最终，当局介入制止了这种做法。
正如您所回忆的那样，疯牛病是农民用磨碎的死牛（称为“肉骨粉”——请记住牛是草食动物）喂养他们的牛的结果，其中潜伏着引起牛海绵状脑病的朊病毒。这些朊病毒反过来可能来自也处理患有痒病的羊的屠宰场中的交叉污染。当人们反过来吃了受污染的死牛块时，令他们震惊的是，他们也感染了致命的消耗性疾病，在英国，至少有 165 人死亡。
当传染性蛋白质可能引起疾病的假设被提出时，引起了相当大的争议，因为生物学的中心法则指出 DNA 是遗传和复制的单位，其指令是通过 RNA 然后是蛋白质来完成的。异常蛋白质可以自我复制、传播疾病并在没有 DNA 帮助的情况下自行引起麻烦，这似乎违反了这一法则。当斯坦利·普鲁西纳在 1997 年因纯化朊病毒而获得诺贝尔奖时，许多人仍然持怀疑态度（部分原因是他在调查中的粗心大意）。即使现在，仍然有一些怀疑论者。
尽管如此，大量证据似乎仍然支持传染性蛋白质假说。这怎么可能奏效呢？蛋白质通常可以改变形状。酶——催化蛋白——和其他蛋白质在底物——它们作用的分子——或其他辅助因子与它们结合时，通常会发生形状变化。这些相互作用是由各种键和电荷介导的，但对你我来说，它看起来像简单的触摸。
通常，这些变化是可逆的。但有时蛋白质会卡在错误折叠的、极其稳定的构象中。似乎发生的事情是，正常的朊病毒蛋白在某个时候在一个个体中发生突变，以一种极其不幸的方式改变了其形状。然后，这种蛋白质接触了另一种相同类型的蛋白质，也诱导了它的永久性形状改变，并使错误永久化。就像潘多拉的盒子一样，一旦破坏链被启动，就无法回头了。
在受感染的动物中，越来越多的蛋白质卡在错误折叠的形状中，就有更多的蛋白质可用于催化反应。这是指数级的。最终，称为淀粉样蛋白的片状和原纤维状的错误功能蛋白质的积累开始杀死脑细胞。虽然朊病毒疾病的潜伏期可能很长，但一旦症状出现，结局通常很快就会到来。
关于这种情况是如何发生的存在一些争议——是单个朊病毒简单地碰撞到其他单个朊病毒？还是它们形成称为淀粉样蛋白的长链或片状结构（您可能还记得，淀粉样蛋白也是许多其他神经退行性疾病（如阿尔茨海默病）的一个因素），淀粉样蛋白经常断裂，并且可以在两端催化反应？无论如何，诱导的变化是永久性的，疾病是无法治愈的。
回想一下，即使在高压灭菌消毒后，朊病毒仍然可以残留在手术设备上。这很糟糕。由于人类的克雅氏病可能自发发生，并且潜伏期可能很长，因此人们可能会在不知道自己是朊病毒携带者的情况下接受手术。手术刀等已被污染，然后经过高压灭菌，只是在随后的手术中将朊病毒传播给无助的受害者。这种噩梦实际上真的发生了。世界卫生组织已经颁布了新的消毒技术来防止这种情况，但这仍然是一个可怕的想法。
在自然界中，动物也有类似的问题。患有慢性消耗性疾病的麋鹿的唾液、尿液和粪便中充满了朊病毒，这些朊病毒会残留在土壤中，并在春天新芽破土而出时污染绿色植物。当受感染的麋鹿死亡时，这些朊病毒也会在动物腐烂时释放到环境中，并且同样可以停留在麋鹿喜欢觅食的地方。而且，如上所述，它们不会消失。虽然紫外线辐射以及极端的高温和寒冷会剥落油漆并使报纸变得脆弱，但朊病毒似乎对此不以为然。绵羊和鹿确实在多年或几十年前被污染的地方度过一段时间后被感染。由于没有像蜱虫或蚊子这样的媒介存在的证据，朊病毒似乎正在走与感冒病毒在日托玩具和门把手上相同的途径：污染物，或无生命物体媒介。
但是，有一种生物似乎找到了朊病毒强大盔甲上的裂缝：不起眼的地衣。
请注意，并非所有的地衣都能做到这一点。但少数几种地衣似乎产生了一种分子——很可能是一种丝氨酸蛋白酶——或多种分子，可以去除朊病毒。令人惊讶的是，它们这样做可能是因为真菌似乎也会感染朊病毒。
美国地质调查局、威斯康星大学、蒙大拿州立大学和哥伦比亚安蒂奥基亚大学的科学家们调查了（并在 PLoS ONE 上发表了结果），通过研究地衣，哪些因素（如果有的话）可以促进环境中朊病毒的降解——地衣是真菌/藻类/细菌的共生体，是名副其实的化学和分子多样性的源泉。地衣产生 600 多种对其新陈代谢非必需的“次生”化合物。它们产生这些化合物的原因有很多，包括防御紫外线、微生物和草食动物，以及作为拒水剂。许多这些化学物质是它们鲜艳的颜色或在紫外线下或在与其他化学物质反应时令人惊讶的颜色变化的原因。您可以通过地衣学家随身携带用于鉴定的微型化学实验室来在野外认出他们。
由于地衣在森林环境中非常丰富（尽管几乎没有人注意到它们），科学家们决定将几种常见的地衣与朊病毒放在一起进行比较，看看谁会获胜。出于我尚不清楚的原因，但可能包括它们在鹿和麋鹿栖息地中的丰富度，他们选择了肺衣（Lobaria pulmonaria），一种指示原始森林古老北方森林的地衣，驯鹿枝衣（Cladonia rangiferina），北美广泛分布的非常成功的属的成员，以及裂皮石蕊（Parmelia sulcata），同样在北美北方森林中也很成功。
他们的发现简直令人震惊。不仅地衣有机物和水提取物可以将朊病毒降解至少一百倍（有时甚至达到无法检测的程度），仅仅将朊病毒在水中与完整地衣一起孵育就可以摧毁它们——强大的朊病毒，可以嘲笑高压灭菌和辐射的严酷性，而且我几乎不需要补充说，我们自己也向它们投掷了大量的蛋白酶。
研究人员检查了同一属中的其他物种，但这些物种缺乏类似的能力。他们检查了与地衣真菌合作的藻类是否正在产生致命因子，并且这似乎不太可能，至少当藻类处于分离状态时是这样。他们检查了 pH 值对地衣破坏朊病毒能力的影响，发现虽然裂皮石蕊降解朊病毒的能力对 pH 值敏感（酸性更好），但肺衣则不然，这表明它们甚至有两种不同的方法来完成这项工作——这表明，如果这种效果不仅仅是偶然，那么地衣已经不止一次地弄清楚了如何做到这一点，而且这甚至不是什么大不了的事。
进一步的测试表明，起作用的不是三种常见的地衣次生化合物之一，而实际上是一种称为丝氨酸蛋白酶的酶，因为只有丝氨酸蛋白酶抑制剂能够破坏地衣提取物的抗朊病毒能力。蛋白质由氨基酸长链组成，蛋白酶是裂解其他蛋白质的酶，而丝氨酸蛋白酶在其活性位点（催化位点）中具有氨基酸丝氨酸。地衣丝氨酸蛋白酶为何能裂解朊病毒，而许多其他蛋白酶都失败了，这一点尚不清楚。科学家们指出，也不知道是否还有其他地衣化学物质或蛋白质可能充当辅助因子，帮助丝氨酸蛋白酶完成其工作。
地衣能否在自然界中提供相同的服务？落在或靠近地衣上的朊病毒，其化学物质可能会被雨水淋溶出来，最终会走向它们可耻的结局吗？
目前尚无人知晓。
地衣为何可能具有这种不太可能的能力也尚不清楚。酵母——一种已经退化为单细胞生活方式的真菌——已知具有朊病毒，其氨基酸序列与哺乳动物朊病毒不同，但总体上类似的片状淀粉样蛋白结构。它们有时可能诱发疾病，但在其他情况下，它们可能通过允许仅在基因足够相似的个体之间共享资源，从而为宿主带来优势。
没有人检查过地衣是否含有朊病毒。但是，由于已知的真菌朊病毒的总体形状与哺乳动物朊病毒相似，研究人员认为，地衣蛋白酶可能对真菌朊病毒和哺乳动物朊病毒都起作用。假定的地衣朊病毒是否像哺乳动物形式一样具有破坏性——甚至它们是否可能有益——仍然存在疑问，但地衣拥有它们这一事实表明，朊病毒可能是地衣更愿意摆脱的东西。
您可能想知道地衣是否可以用来帮助保护人类免受我们自己的朊病毒疾病的侵害。这在手术环境中可能不可行，原因既包括地衣似乎无法可靠地实现朊病毒的完全降解，也包括存在核选项：漂白剂或氢氧化钠。大量的漂白剂或氢氧化钠（然后进行高压灭菌）。漂白森林不太可行。然而，地衣可能是一种我们甚至不知道拥有的内置分布式防御系统。
Johnson CJ, Bennett JP, Biro SM, Duque-Velasquez JC, Rodriguez CM, Bessen RA, & Rocke TE (2011)。 Degradation of the disease-associated prion protein by a serine protease from lichens. PloS one, 6 (5) PMID: 21589935