病毒塑造世界

2020-11-25 中國日報

人類認為自己站在食物鏈的頂端,於是劍齒虎滅絕了,紐西蘭恐鳥消失了,瀕危的巨型動物數之不盡。但是,新冠病毒告訴人類,他們自己有一天也會成為獵物。現代的很多傳染病都是由病毒引起的,包括新冠肺炎和愛滋病,以及1918年到1920年間暴發的流感,那次流感導致的死亡人數比一戰的死亡人數還要多。歐洲人入侵美國時,在不知情的情況下帶去了天花、麻疹和流感病毒,導致大量原住民死亡,這可能是歐洲能殖民美洲的一個原因。

從古至今,病毒對地球上的生命的影響絕不僅僅只是給單單一個物種帶來悲劇。雖然對病毒的研究始於對一組奇怪的病原體所展開的調查,最新的研究將其置於解釋基因策略的核心位置,這既自私又是不自私的方法。

病毒的種類多到難以想像,而且無處不在。很明了的是,從生命誕生之初起,病毒越來越多地影響所有微生物的進化。病毒最為顯著的方式證明了自然選擇盲目性和殘酷性。病毒創造了一群聰明的兩足哺乳動物——人類,既是威脅,也是機遇,令人捉摸不透。

對「病毒」最好的解釋就是「利用另一種生物的新陳代謝來進行繁殖的遺傳物質組合」。它們是一種最純粹的寄生蟲:除了遺傳密碼外,它們的一切都來自宿主。它們將生命剝離到只剩下赤裸裸的信息及其複製品。如果說種類豐富的病毒們有什麼值得學習的地方,那就是它們的生存策略真地非常成功。

世界上到處都是病毒。一項針對海水的分析發現,海水裡有20萬種病毒,而這還不是全部。有一些研究發現,一升海水中可能含有1000億病毒顆粒,而一千克乾燥土壤中的病毒數量可能是這個數字的10倍。據計算,世界上可能有10的31次方個病毒(即1後面有31個零),遠遠超過了地球上所有其他生物的總和。

眾所周知,病毒通常有許多不同的種類,已適應了攻擊每一個既有的有機體。病毒之所以是進化的動力源,其中一個原因是它們進行著一場無情的大屠殺,並在屠殺過程中變異——這在海洋中尤其明顯。在海洋中,病毒每天危殆五分之一的單細胞浮遊生物。從生態學的角度來說,病毒通過削減物種數量為更稀有的生物騰出空間,促進了物種多樣性。一種生物越常見,專門攻擊它的病毒就越有可能發展成一場瘟疫,從而控制這種生物。

病毒引發瘟疫這一傾向促進了生物進化,因為這會促使病毒的獵物作出防禦,並時常帶來更為廣泛的後果。例如,有一種說法,稱細胞故意毀滅自己的原因是它的犧牲降低了附近緊密相關細胞的病毒載量。這樣,它的基因才得以在鄰近細胞中複製,更有可能存活下來。這種無私的自我毀滅是細胞聚集在一起形成複雜生物體(如豌豆植物、蘑菇和人類)的先決條件。

病毒成為生物進化動力的另一個原因是,它們有基因信息的傳輸機制。一些病毒的基因組最終融入宿主的細胞之中,然後遺傳給宿主的後代。人類基因組裡應該有8%-25%來源於病毒。但是,這些病毒基因自身也可能反過來遭宿主劫持,它們的基因也有了新作用。比如,哺乳動物能擁有生育後代的能力,是因為它們體內源自病毒的基因被修改了,這樣哺乳動物才能長出胎盤。就連人腦的形成也有一部分要歸功於人體內的病毒活動,這些病毒活動在人體內促成了不同種類的神經元。

進化最吸引人之處在於,生物內部和生物之間持續的、不可調和的、無序的競爭產生複雜結果,令人驚奇。事實上,生物進化讓你具備閱讀和理解這篇文章文字的能力,在一定程度上是由於成群結隊的小小的病毒造成。大約40億年前,生命首次出現在地球上以來,病毒可能就一直存在。這個原理還在運行著,病毒的行動遠沒有停止。

在應對和利用病毒帶來的威脅時,人類獨特的,由病毒塑造的意識開闢了新的途徑。這要從疫苗這一奇蹟說起,疫苗能在病原體發動攻擊之前展開防禦。天花在20世紀奪走了3億人的生命,多虧了疫苗才終結了這場瘟疫。小兒麻痺症也有望被消滅。新冠肺炎疫情引發的新研究將增強對病毒的檢測能力,提升各機構團體的應對能力,將對病毒的防禦提升到一個新的水平。

人類在應對病毒方面取得的另一個進展是依靠操控生特的工具,而這源於人們了解了病毒及防禦手段。早期的生物工程依靠的是限制性內切酶——一種分子剪刀,細菌用這種分子剪刀切斷病毒基因序列,而生物技術人員用它們來移動基因。最新的生物技術利用更為精準的抗病毒機制,可以逐個對基因序列進行編輯,即CRISPR。

自然界並不善良。病毒不可能不存在,要病毒消失的想法毫無意義。無論如何,令人驚嘆的生命多樣性有賴於病毒,病毒不僅是死亡之源,也是豐富和變化之源。同樣不可思議的是,在未來的世界中,病毒有望成為人類增進對自身理解的新途徑,病毒造成的人類死亡的數量也較之越來越少。

(編譯: 曹奇 編輯:王旭泉)

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