本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
在角落裡的是……挑戰者，肺衣（Lobaria pulmonaria）。由於其外觀像肺，俗稱“肺草”，中世紀的草藥醫生援引“符號學說”推斷它一定對治療肺部疾病有效。這種說法值得懷疑，但它似乎確實擅長於更令人驚奇的事情。創意共享 Jason Hollinger。點選圖片檢視原始圖片和許可證。
如果要選出世界上最堅不可摧的生物實體，朊病毒將是一個非常好的選擇。它是生物學界的拉斯普京：煮沸、冷凍、消毒、加壓、輻照、用福爾馬林浸泡或用蛋白質裂解酶處理，它們依然存活。
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嗯，不是字面意義上的“活”。畢竟，它們只是蛋白質。
朊病毒——具有感染性的錯誤摺疊蛋白質——在壓力鍋般的高壓滅菌器內部倖存下來，高壓滅菌器是實驗室、醫院和外科手術消毒的支柱。它們還在嚴酷的戶外條件下存活了多年——風、寒冷、雨、雪、冰、高溫和紫外線輻射。
這兩點應該讓各地的哺乳動物感到恐懼，因為朊病毒會導致無法治癒的致命神經退行性消耗性疾病和最糟糕的痴呆症——那種迅速擊倒壯年健康人士的疾病。
如果您不熟悉朊病毒疾病，那只是因為您不知道它們是由朊病毒引起的。在哺乳動物中：癢病、慢性消耗性疾病、牛海綿狀腦病，也稱為瘋牛病。在人類中：庫魯病、克雅氏病和變異型克雅氏病，瘋牛病的更規範名稱。
一旦人類出現症狀，震顫、抽搐、性格改變、幻覺和無法控制的大笑發作可能會先於死亡，通常在六個月左右。鹿和麋鹿在慢性消耗性疾病朊病毒的影響下，精神上逐漸消瘦和茫然。患有癢病的綿羊會從它們可能瘙癢的背部刮下羊毛，而患有瘋牛病的牛會在倒下之前蹣跚而行，具有攻擊性。
其中一些疾病，除了其可怕的表現之外，還有聳人聽聞的起源故事。例如，庫魯病困擾著巴布亞紐幾內亞東部地區的弗雷族，因為他們有食用已故成員的習慣，以便將他們的生命力歸還給部落。婦女和兒童更容易患上庫魯病，因為男人佔用了上等肉塊，讓她們吃不太受歡迎的部分，如大腦，朊病毒顆粒在那裡聚集。最終，當局介入制止了這種做法。
正如您所回憶的那樣，瘋牛病是農民用磨碎的死牛（稱為“肉骨粉”——請記住牛是草食動物）餵養他們的牛的結果，其中潛伏著引起牛海綿狀腦病的朊病毒。這些朊病毒反過來可能來自也處理患有癢病的羊的屠宰場中的交叉汙染。當人們反過來吃了受汙染的死牛塊時，令他們震驚的是，他們也感染了致命的消耗性疾病，在英國，至少有 165 人死亡。
當傳染性蛋白質可能引起疾病的假設被提出時，引起了相當大的爭議，因為生物學的中心法則指出 DNA 是遺傳和複製的單位，其指令是透過 RNA 然後是蛋白質來完成的。異常蛋白質可以自我複製、傳播疾病並在沒有 DNA 幫助的情況下自行引起麻煩，這似乎違反了這一法則。當斯坦利·普魯西納在 1997 年因純化朊病毒而獲得諾貝爾獎時，許多人仍然持懷疑態度（部分原因是他在調查中的粗心大意）。即使現在，仍然有一些懷疑論者。
儘管如此，大量證據似乎仍然支援傳染性蛋白質假說。這怎麼可能奏效呢？蛋白質通常可以改變形狀。酶——催化蛋白——和其他蛋白質在底物——它們作用的分子——或其他輔助因子與它們結合時，通常會發生形狀變化。這些相互作用是由各種鍵和電荷介導的，但對你我來說，它看起來像簡單的觸控。
通常，這些變化是可逆的。但有時蛋白質會卡在錯誤摺疊的、極其穩定的構象中。似乎發生的事情是，正常的朊病毒蛋白在某個時候在一個個體中發生突變，以一種極其不幸的方式改變了其形狀。然後，這種蛋白質接觸了另一種相同型別的蛋白質，也誘導了它的永久性形狀改變，並使錯誤永久化。就像潘多拉的盒子一樣，一旦破壞鏈被啟動，就無法回頭了。
在受感染的動物中，越來越多的蛋白質卡在錯誤摺疊的形狀中，就有更多的蛋白質可用於催化反應。這是指數級的。最終，稱為澱粉樣蛋白的片狀和原纖維狀的錯誤功能蛋白質的積累開始殺死腦細胞。雖然朊病毒疾病的潛伏期可能很長，但一旦症狀出現，結局通常很快就會到來。
關於這種情況是如何發生的存在一些爭議——是單個朊病毒簡單地碰撞到其他單個朊病毒？還是它們形成稱為澱粉樣蛋白的長鏈或片狀結構（您可能還記得，澱粉樣蛋白也是許多其他神經退行性疾病（如阿爾茨海默病）的一個因素），澱粉樣蛋白經常斷裂，並且可以在兩端催化反應？無論如何，誘導的變化是永久性的，疾病是無法治癒的。
回想一下，即使在高壓滅菌消毒後，朊病毒仍然可以殘留在手術裝置上。這很糟糕。由於人類的克雅氏病可能自發發生，並且潛伏期可能很長，因此人們可能會在不知道自己是朊病毒攜帶者的情況下接受手術。手術刀等已被汙染，然後經過高壓滅菌，只是在隨後的手術中將朊病毒傳播給無助的受害者。這種噩夢實際上真的發生了。世界衛生組織已經頒佈了新的消毒技術來防止這種情況，但這仍然是一個可怕的想法。
在自然界中，動物也有類似的問題。患有慢性消耗性疾病的麋鹿的唾液、尿液和糞便中充滿了朊病毒，這些朊病毒會殘留在土壤中，並在春天新芽破土而出時汙染綠色植物。當受感染的麋鹿死亡時，這些朊病毒也會在動物腐爛時釋放到環境中，並且同樣可以停留在麋鹿喜歡覓食的地方。而且，如上所述，它們不會消失。雖然紫外線輻射以及極端的高溫和寒冷會剝落油漆並使報紙變得脆弱，但朊病毒似乎對此不以為然。綿羊和鹿確實在多年或幾十年前被汙染的地方度過一段時間後被感染。由於沒有像蜱蟲或蚊子這樣的媒介存在的證據，朊病毒似乎正在走與感冒病毒在日託玩具和門把手上相同的途徑：汙染物，或無生命物體媒介。
但是，有一種生物似乎找到了朊病毒強大盔甲上的裂縫：不起眼的地衣。
請注意，並非所有的地衣都能做到這一點。但少數幾種地衣似乎產生了一種分子——很可能是一種絲氨酸蛋白酶——或多種分子，可以去除朊病毒。令人驚訝的是，它們這樣做可能是因為真菌似乎也會感染朊病毒。
美國地質調查局、威斯康星大學、蒙大拿州立大學和哥倫比亞安蒂奧基亞大學的科學家們調查了（並在 PLoS ONE 上發表了結果），透過研究地衣，哪些因素（如果有的話）可以促進環境中朊病毒的降解——地衣是真菌/藻類/細菌的共生體，是名副其實的化學和分子多樣性的源泉。地衣產生 600 多種對其新陳代謝非必需的“次生”化合物。它們產生這些化合物的原因有很多，包括防禦紫外線、微生物和草食動物，以及作為拒水劑。許多這些化學物質是它們鮮豔的顏色或在紫外線下或在與其他化學物質反應時令人驚訝的顏色變化的原因。您可以透過地衣學家隨身攜帶用於鑑定的微型化學實驗室來在野外認出他們。
由於地衣在森林環境中非常豐富（儘管幾乎沒有人注意到它們），科學家們決定將幾種常見的地衣與朊病毒放在一起進行比較，看看誰會獲勝。出於我尚不清楚的原因，但可能包括它們在鹿和麋鹿棲息地中的豐富度，他們選擇了肺衣（Lobaria pulmonaria），一種指示原始森林古老北方森林的地衣，馴鹿枝衣（Cladonia rangiferina），北美廣泛分佈的非常成功的屬的成員，以及裂皮石蕊（Parmelia sulcata），同樣在北美北方森林中也很成功。
他們的發現簡直令人震驚。不僅地衣有機物和水提取物可以將朊病毒降解至少一百倍（有時甚至達到無法檢測的程度），僅僅將朊病毒在水中與完整地衣一起孵育就可以摧毀它們——強大的朊病毒，可以嘲笑高壓滅菌和輻射的嚴酷性，而且我幾乎不需要補充說，我們自己也向它們投擲了大量的蛋白酶。
研究人員檢查了同一屬中的其他物種，但這些物種缺乏類似的能力。他們檢查了與地衣真菌合作的藻類是否正在產生致命因子，並且這似乎不太可能，至少當藻類處於分離狀態時是這樣。他們檢查了 pH 值對地衣破壞朊病毒能力的影響，發現雖然裂皮石蕊降解朊病毒的能力對 pH 值敏感（酸性更好），但肺衣則不然，這表明它們甚至有兩種不同的方法來完成這項工作——這表明，如果這種效果不僅僅是偶然，那麼地衣已經不止一次地弄清楚瞭如何做到這一點，而且這甚至不是什麼大不了的事。
進一步的測試表明，起作用的不是三種常見的地衣次生化合物之一，而實際上是一種稱為絲氨酸蛋白酶的酶，因為只有絲氨酸蛋白酶抑制劑能夠破壞地衣提取物的抗朊病毒能力。蛋白質由氨基酸長鏈組成，蛋白酶是裂解其他蛋白質的酶，而絲氨酸蛋白酶在其活性位點（催化位點）中具有氨基酸絲氨酸。地衣絲氨酸蛋白酶為何能裂解朊病毒，而許多其他蛋白酶都失敗了，這一點尚不清楚。科學家們指出，也不知道是否還有其他地衣化學物質或蛋白質可能充當輔助因子，幫助絲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務？落在或靠近地衣上的朊病毒，其化學物質可能會被雨水淋溶出來，最終會走向它們可恥的結局嗎？
目前尚無人知曉。
地衣為何可能具有這種不太可能的能力也尚不清楚。酵母——一種已經退化為單細胞生活方式的真菌——已知具有朊病毒，其氨基酸序列與哺乳動物朊病毒不同，但總體上類似的片狀澱粉樣蛋白結構。它們有時可能誘發疾病，但在其他情況下，它們可能透過允許僅在基因足夠相似的個體之間共享資源，從而為宿主帶來優勢。
沒有人檢查過地衣是否含有朊病毒。但是，由於已知的真菌朊病毒的總體形狀與哺乳動物朊病毒相似，研究人員認為，地衣蛋白酶可能對真菌朊病毒和哺乳動物朊病毒都起作用。假定的地衣朊病毒是否像哺乳動物形式一樣具有破壞性——甚至它們是否可能有益——仍然存在疑問，但地衣擁有它們這一事實表明，朊病毒可能是地衣更願意擺脫的東西。
您可能想知道地衣是否可以用來幫助保護人類免受我們自己的朊病毒疾病的侵害。這在手術環境中可能不可行，原因既包括地衣似乎無法可靠地實現朊病毒的完全降解，也包括存在核選項：漂白劑或氫氧化鈉。大量的漂白劑或氫氧化鈉（然後進行高壓滅菌）。漂白森林不太可行。然而，地衣可能是一種我們甚至不知道擁有的內建分散式防禦系統。
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