提到病毒這種東西，你肯定不陌生。許多著名的人類疾病，比如B肝、愛滋病、流感、SARS和新冠肺炎，都是由病毒入侵人體導致的。可以說，病毒和我們每個人的生活息息相關。
但與之相對的，是人類至今對病毒的了解都特別少。對於人類來說，病毒目前還是一個籠罩在重重迷霧中的黑暗世界。
但問題是，搞不清楚病毒的特性，我們就沒辦法有的放矢的設計方案、開發疫苗和藥物來對抗它們，就只能被動地忍受它們的襲擊，放任它們在人類世界肆虐。這當然是不行的。
所以課程的第一講，我們先不說病毒如何導致疾病，也不說如何對抗病毒，而一定要先說一個根本的問題——病毒到底是一類什麼生命？它和其他地球生物的區別在哪裡呢？
病毒的基本特性
其實，如果只是簡單描述一下病毒的特性，中學生物課的知識就足夠用了。
它們是一類結構很簡單的非細胞形態的微生物，由蛋白質外殼包裹著DNA或者RNA分子形成，有時候最外面還會包裹一層薄薄的膜。大部分病毒只有幾十到幾百納米大，比細菌要小得多，只能通過電子顯微鏡才能看到它們的真容。而且病毒無法獨立生長和繁殖，需要寄生於別的生物體內。
光這麼描述的話，事實倒是很清晰，但是很難讓我們體會病毒這類生命真正的奇異和特別之處。
在這裡，我用三句話來總結病毒的特性——完美寄生者、極簡主義者以及規則破壞者。
完美寄生者
首先，病毒是一類特別完美的寄生者，它把自己的全部生命都寄托在別的生命，也就是所謂的「宿主」的身上。
「寄生蟲」這個詞你肯定不陌生。我們人體裡就藏著不少種寄生蟲，比如腸道裡的蛔蟲、鉤蟲，血液裡的血吸蟲和瘧原蟲，皮膚上的蟎蟲等等。之所以被叫作寄生蟲，就是因為它們長期定居在另外一種生物體內，在那裡混食物吃，蹭地方住，不勞而獲。
在長期的進化歷史上，寄生蟲適應了宿主體內舒服的生活環境，自己的某些生物學功能就逐步退化掉了。比如說寄居在人體腸道內的蛔蟲，因為已經消化好的食物近在眼前，所以消化器官基本都退化掉了。
但是無論如何，不管是什麼寄生蟲，總還有很多事情得它們自己親力親為。比如說，它總需要自己從一個受精卵長大成蟲；總需要張開嘴吃東西；如果不小心受傷了，修復損傷之類的工作也只有自己能做。最起碼的，生存和繁殖——這兩件生命最核心的任務，都只能自己獨立完成。
換句話說，寄生蟲只是把一小部分生物學功能轉移給宿主，讓宿主來幫忙完成罷了，它們自己還是完整的生命。
但是，病毒就完全不一樣了。
在進入宿主之前，病毒根本就不是嚴格意義上的生命。它不需要能量，也不消耗能量，不呼吸，不動，更不會繁殖後代，完全處在靜止和沉寂狀態，和大自然裡的一顆沙子、一堆塵土沒有什麼兩樣。也因為這個特點，只要條件合適，病毒就可以在大自然裡穩定的存在超長時間。比如在2014年，法國科學家就曾經在西伯利亞地表之下30米深的永凍土中，找到了三萬年前的活病毒。
而一旦進入宿主體內，或者更精確地說，是進入宿主細胞的內部以後，病毒會立刻展現出它全部的生命跡象。它們不需要吃東西，也不需要吸收能量，因為可以直接利用宿主細胞裡唾手可得的能量；它們不需要自己繁殖後代，而會藉助宿主細胞裡現成的工具來幫助自己批量製造後代。至於怎麼做，我們接下來再說。
也就是說，病毒的生命可以簡化成兩個黑白分明的階段——
在宿主細胞之外，它和非生命物質沒有區別，安靜地等待寄生的機會；而一旦進入宿主細胞，就可以藉助宿主細胞現成的能量和工具，立刻啟動繁殖後代的程序。這樣產生的病毒後代，會批量離開宿主細胞，回歸沉寂狀態，等待下一次入侵和繁殖的機會。
這是真正意義上的完美寄生者。病毒把所有的生物學功能，包括其他生命必須自己完成的新陳代謝和繁殖，都全部轉交給了宿主。
極簡主義者
完美的寄生能力，讓病毒有條件發展出了第二個特性，那就是極簡主義的生活方式。
在找到宿主之前，病毒既然是完全靜默的狀態，那所有維持正常生物生存的基本要素，就都不需要了。而一旦進入宿主細胞，病毒又可以利用宿主來幫助自己繁殖，所以連繁殖這一套機能也可以儘可能地簡化。
從邏輯上說，一個病毒只需要擁有一套最小化的指令系統，能夠告訴宿主細胞如何幫助自己繁殖後代就足夠了，其他的都不需要。
這麼說可能有點抽象。我們舉個例子來說明一下這種簡化可以到什麼程度。
就拿大家都聽說過的B肝病毒來說吧。從外到內，B肝病毒只有三個非常簡單的結構：最外面一層膜，中間一層蛋白質外殼，裡面藏著它的遺傳物質——一個環形DNA分子。
而就連這個遺傳物質也非常簡單，長度還不到大腸桿菌基因組的千分之一，不到人類基因組的百萬分之一。在這個DNA分子上，也只有區區四個基因。相比之下，大腸桿菌的基因數量超過了4000個，而人類則超過20000個。
這麼小一個DNA分子，只有區區四個基因，它能幹什麼呢？簡單來說，它就是一套告訴人體細胞如何幫它生產新一代B肝病毒的說明書。
當B肝病毒識別出人體肝臟細胞之後，會脫掉外面的膜，拆解掉自己的蛋白質殼，把DNA分子釋放進人體細胞，和人體細胞的DNA分子混在一起。我們知道，人體細胞時時刻刻都在根據自身DNA分子的序列，生產各種各樣人體必需的蛋白質分子。因此，這套系統就能根據B肝病毒DNA分子上四個基因的序列，順手生產出四個B肝病毒專屬的蛋白質，分別叫P、C、S和X。
這四個蛋白質可是大有講究。P和X蛋白的作用是複製B肝病毒的DNA，而C和S蛋白則構成了B肝病毒的外殼。B肝病毒本來就特別簡單，無非是蛋白質外殼加上DNA，現在DNA和外殼都有了，裝配在一起，就成了一個個新的B肝病毒。
所以你看，B肝病毒的寄生能力和極簡的生活方式其實是相輔相成的。
規則破壞者
病毒的第三個特性，是它們能夠發展出和所有其他地球生命都完全不同的許多特性，所以我叫它規則破壞者。
其實首先得承認，和建立在嚴密的理論體系上的物理學不一樣，地球生命本來就是五花八門、什麼樣的都有，很難找到所謂的「底層邏輯」。生物學家們常說一句話，叫「never say never and never say forever」（絕不說絕不，也絕不說永遠）。因為不管我們總結出什麼樣的規律，生物界裡都能找出例外。
但是無論如何，還是有一些比較基本的法則被幾乎所有地球生命所遵循的。當然，除了病毒。
比如說生存——
所有地球生命都需要持續不斷的從環境吸收能量，然後利用這些能量維持生存、繁殖後代。從根源上說，這是因為著名的熱力學第二定律——一個孤立系統的混亂程度，也就是所謂的「熵」，只會持續增大。而生命體顯然是一個擁有精良秩序的東西，所以想要在混亂無序的大自然裡構造出秩序來，就需要持續不斷的能量輸入。
而病毒，卻完全破壞了這條法則。因為在宿主細胞之外，病毒根本就不需要、也沒有能力表現出任何生命特徵，它本質上和環境中的沙子、石頭沒有什麼區別，所以也就不需要能量輸入來維持生存。
再比如說繁殖——
所有的地球生物都用DNA分子儲存自己的遺傳信息。生物繁殖的時候，會複製一份DNA分子傳遞給後代。而每一代生物也會利用體內的DNA分子，生產相對應的RNA分子，然後製造自己需要的蛋白質。這種遺傳信息從DNA到RNA再到蛋白質的傳遞，就是所謂的生物學「中心法則」。
但是在病毒這裡，這條法則也徹底失靈了。病毒記錄和使用遺傳信息的方式多種多樣。幾乎只要是邏輯上能成立，就一定有病毒在這麼用。
比如像天花病毒，它就和其他正常生物一樣，仍然使用DNA分子作為遺傳物質。也有很多病毒居然連DNA都放棄不用，而是使用RNA分子作為遺傳物質，像著名的流感病毒、愛滋病毒和這次大流行的新冠病毒都是如此。而B肝病毒更奇怪，它雖然使用DNA作為遺傳物質，但是在繁殖後代的時候卻乾脆變了個順序，不是直接從DNA複製DNA，而是先製造RNA，再根據RNA反過來製造DNA。還有各種各樣奇怪的例子，這裡就不多展開了。
所以你看，在生存和繁衍這兩個生命現象的最核心要素上，病毒都成了不折不扣的規則破壞者，給生物學家們添了無數的麻煩，也給我們普通人理解病毒增加了不少認知障礙。
而這還沒完，病毒身上的例外還多的是。
比如說咱們說過，就生命體的大小、基因組的長度、基因的數量而言，病毒都非常簡單，甚至要比其他最簡單的生命，比如細菌，還要再簡單幾個數量級。這本身其實也是在破壞規則，至少是大大突破了我們研究大量地球生命總結出來的經驗規則。
甚至連病毒生命的形狀，都比較不按常理出牌。絕大多數地球生命都沒有特別規則的外形，但是很多病毒卻是數學上很完美的幾何形狀。
比如B肝病毒，外層就是一個完美的球形，而中層的蛋白質殼則是完美的正20面體，表面是20個完全相同的三角形平面。還有一些病毒，乾脆長得像人類設計的機器人。比如著名的T4噬菌體，就有一個20面體的頭和幾根中心對稱的尾巴。這次大流行的新冠病毒，外形是一個直徑120納米的圓球，但是圓球上長滿了長長的尖刺，像一個海膽或者王冠上的裝飾物，所以才得了「冠狀病毒」這麼一個名字。
總結
這一講，我們討論了病毒到底是一種什麼樣的生物——
它能夠完美的寄生在宿主細胞體內，藉助宿主細胞完成所有的生命活動；它也因此能夠甩掉包袱，用最簡單的元件構造生命；在能量利用的層面，在遺傳物質的層面，甚至在尺寸和形狀的層面，它還突破了其他所有地球生命遵循的共同法則。
總之，記住三個詞——完美寄生者、極簡主義者和規則破壞者。這些特點讓病毒鶴立雞群，呈現出和我們熟悉的地球生物的巨大差別。