測算地球病毒的數量
如果你得了流感,那呼吸道裡每一個被感染的細胞會產生大約1萬個新的流感病毒。幾天下來,你身體裡產生的流感病毒數量將高達100萬億。這個數量是地球上所有人類總和的1萬倍以上。一個普通的健康人體內含有約3×1012個病毒,如果你把全世界所有人身上的所有病毒聚集到一起,可以填滿大約10個原油桶(1桶大約159升)。
但是土壤裡的病毒更多,美國德拉瓦州溼地的一些區域每毫升土壤含有約40億個病毒。土壤裡的病毒大都是寄生在細菌裡的病毒,這種病毒叫做噬菌體。
如果一個人就有這麼多的病毒,那麼我們的星球上總共有多少個病毒呢?科學家不可能把地球上每個病毒都數一遍,他們所做的是通過對不同環境——土壤、淡水、海洋等——進行抽樣調查,然後進行合理推斷。不過,隨著調查的加深,推斷的結果會發生變化。
過去科學家調查病毒數量,是用電子顯微鏡把樣品中病毒一個一個地數出來。但這是一個很糟糕的辦法,部分原因是病毒的一些宿主——細菌和原生動物——大都無法在人工環境下生存。沒有了活的宿主,病毒也就無法存活了,它們究竟有多少就無從知曉了。
但是科學家還是想到了一個更好的辦法:不用去尋找成熟的病毒,只需檢測它們DNA的片段在某個樣品中的含量即可。通過這種方法,科學家發現了有關海洋的驚人的事實。海洋一度被認為是病毒的沙漠,但實際上它是病毒DNA構成的肉湯,世界上大部分病毒都聚集於此。和陸地的土壤環境一樣,科學家發現海洋中的病毒也基本都是噬菌體。
通過檢測病毒DNA的方法,科學家推斷,地球上病毒的總數量大約為1031個。這個數量大約是整個宇宙恆星總數量的1000萬倍。如果你在地球上把每一個病毒一個一個地連接起來,那麼產生的病毒鏈條將跨過月球,跨過太陽,跨過比鄰星,跨過銀河系邊緣,跨過仙女座星系,一直延伸到2億光年之外。
別忘了RNA病毒
但是,科學家早就知道還存在另一種不同形式的病毒,它們使用的是不同的分子作為基因。
DNA是雙螺旋結構,兩個鏈上都有基因。當我們體內的基因轉譯出蛋白質時,DNA就會複製出一個單鏈分子,叫做RNA。在某些病毒中,RNA取代了DNA,承擔起攜帶基因的任務。流感病毒就是許多RNA病毒中的一個典型代表。與噬菌體不同,RNA病毒從不感染細菌。相反,它們會感染我們以及其他動物、植物、真菌以及原生動物,即所有被稱為真核生物的生命。
科學家之前考慮病毒的總數量時,沒考慮到RNA病毒,所以說1031可能是不對的。最近,來自美國夏威夷大學的科學家們才第一次估算了RNA病毒的數量,他們從瓦胡島(夏威夷群島的主島)的碼頭上舀起大約115升的海水,然後通過一系列的過濾等操作步驟,提取出了海水裡面所有病毒的RNA。之後,科學家們測量出RNA總體的質量,基於一個病毒含有的RNA的平均質量,它們就可以估算裡面有多少RNA病毒。
結果是驚人的:海洋中大約有一半的病毒是RNA病毒。這可太奇怪了,因為RNA病毒只能感染真核生物,而海洋中的細菌數量(噬菌體的宿主)遠遠超過真核生物。不過,考慮到一個真核生物細胞產生的病毒要遠遠多於一個細菌所產生的病毒數量,這也就不難理解了。
如果這個研究是正確的話,那麼地球上病毒的總數量,可能是1031加上1031,這樣你的病毒鏈條將長達4億光年。不過,目前樣本的數量才只有一個,科學家們需要在全球各地提取更多樣本,才會得出更準確的結果。