了解病毒與人類共同的進化 II 病毒星球

2020-10-11 狼浪天涯

重新理解病毒與人類的關係

作者：卡爾·齊默

卡爾·齊默（Carl Zimmer），知名科普作家，在耶魯大學教授科學和環境寫作。他寫過多本廣受歡迎的科普作品，包括《演化》《在水的邊緣》《萬物身刻》等，曾於2007年摘得美國國家科學院科學傳播獎（The National Academies Communication Award），這一獎項是該領域的桂冠榮譽。

譯者 劉暘（桔子），畢業於北京大學，後於芝加哥大學取得分子、遺傳及細胞生物學博士學位，九三學社成員，科學寫作者、記者，科學松鼠會成員，果殼網吱扭App主編。



病毒Virus

病毒一詞來源是拉丁語Virus，指蛇的毒液和人的精液。它是同時具備生和死的一種生命形態，被賦予了「毀滅」和「創造」兩層意思。經歷幾個世紀，「病毒」這個詞逐漸呈現出另一層含義，它可以指代任何有傳染性的物質。

而綿延不斷的新冠疫情，讓人類對病毒有了新的認識，似乎病毒面前人人平等。談到病毒，大多數人仍舊是一臉恐慌，恨不得跟病毒隔離，消滅一切病毒是他們的夢想。但這有可能嗎？沒有！

狼書今日共讀書目《病毒星球》帶你暢遊這顆遍布著病毒的星球，了解病毒和人類共同進化的過程。在這個相愛相殺的故事裡，有一舉掠去地球五分之一人口的兇殘，也有幫助殺菌與抗癌的友愛，還有全殲外星人的巨大腦洞。你會發現，病毒不僅指示出我們的來路，也將我們人類對自身的研究推得更遠...


核心內容

病毒無處不在，它與細菌、真菌等微生物相互博弈，影響著全球大氣和地質結構。

同時它又是世界上最早的【轉基因工程】，在所有生物的演化中，它藏在其中，帶去死亡，也帶來了新的基因多樣性。

最後它還很可能是生命的起源，像媽媽病毒，屬於擬菌病毒科，巨型甚至超過細菌，而且內部會有類似細胞的生理活動，它模糊了細菌和病毒之間的界限，至此尋找生命起源，病毒也很有可能是一個方向。

地球上的生命到底是如何誕生的

地球上的生命到底是如何誕生的，到今天還沒有確定的答案。有些理論認為生命來自地球之外，也有些認為，生命起源於海底的酸性或鹼性火山口附近。但不管是哪一種說法，都認為，地球上生命的萌芽應該只是一些結構簡單的大型分子。而其中的一些大型分子，偶然地成為了最早的遺傳物質，讓生命體可以不斷地複製自身。

達爾文曾經將這些遺傳物質稱為「微芽」，現在我們知道這個「微芽」就是「脫氧核糖核酸」也就是大名鼎鼎的「DNA"。那病毒呢？病毒也能自我複製，它也有自己的遺傳物質。一些病毒的遺傳物質也是DNA，不過另一些病毒的遺傳物質是核糖核酸，也就是RNA。

既然病毒可以自我複製，能夠繁衍出下一代來，那病毒算不算生物呢？這個問題，直到現在也在爭論之中。病毒沒有生物所固有的新陳代謝物質，包在一個小小的蛋白質殼子裡四處飄蕩。如果碰到合適的機會，它就寄生在特定的細胞裡，病毒的外殼會被降解破壞掉，而遺傳物質會篡改細胞的生產指令，讓細胞製造病毒所需要的蛋白質外殼以及更多的病毒遺傳物質出來。

研究者發現了一些同時存在於人類和其他生物體內的病毒基因，這說明人類在演化上和這些物種分家之前，共同的祖先就已經被病毒感染。現在我們每個人的體內，都帶有大概十萬種病毒的基因，佔到人類基因總量的8%。用作者的話來說」我們的基因組中，病毒泛濫「。

本質上，生物的繁殖演化，只是一些DNA片段的排列組合和不斷改變而已。生物利用病毒的DNA來幫助自己演化，是非常常見的事情 。失敗的生物死去了，而成功的生物開枝散葉，繁衍後代。沒有諸多的病毒，也就沒有現在這樣豐富多彩的生命。


病毒對文明的影響

人類的文明往往會被病毒改變，而病毒也可能會改變我們治療某些疾病的方式。

病毒影響人類文明的方式，說白了有些暴力，主要就是殺人。在人類文明史中，天花病毒可能是病毒中屠殺人類最多的兇手。大約在公元十世紀的中國，世界上第一種有效預防天花傳播的方法」人痘「出現了，醫生會用針或者刀在天花患者的傷口上蹭一下，再用這個粘上病毒的針或刀，在健康人皮膚的傷口上摩擦，進行接種。這種方法會在接種者的手臂上造成一個小膿皰，膿皰脫落後，接種者就對天花免疫了。直到十八世紀，英國醫生愛德華.詹納才發明了牛痘接種，繼而引發了疫苗的醫學革命。1977年，天花被徹底消滅。但這只是特例，因為天花只感染人類，而不感染其他生物。

比如我們很熟悉的流感病毒就會感染很多物種，還經常變來變去。因為流感病毒的基因不穩定，所以得過流感的人也不會對流感終生免疫。

每次病毒感染裡，其實都是病毒對細胞發起了攻擊。病毒感染的目標是細胞，而且往往是特定的細胞，那麼，既然病毒感染細胞後能讓細胞死亡，是否也意味著病毒可以用於消滅細菌呢？有一類病毒叫作」噬菌體「，一種分布最廣泛的病毒，樣子像一艘火箭，身材細長，有幾隻腳和一個大腦袋，腦袋裡裝著遺傳物質，它會像注射器一樣，將自身的遺傳物質注射到病菌裡，大量複製然後破殼而出，殺死細菌。

不過，隨著以青黴素為代表的抗生素的發明和推廣，使得噬菌體這種病毒來治療疾病的做法就很少見了。但是隨著越來越多抗生素的出現和使用，擁有抗藥性的細菌也開始出現，也許用不了多久，針對性的噬菌體也會成為一種可能的使用方案。病毒對人類文明的影響方式，也就又多了一種。


病毒幫助地球維持生態平衡

雖然病毒在這個地球上已經存在了很久，但其實直到一百多年前，我們才意識到病毒的存在。我們對病毒了解得這麼少，其中一個重要原因就是病毒太小了，很難觀察到。所以我們以前並不知道地球上的病毒有那麼多，也不知道病毒分布得有那麼廣泛。從外太空到海底，從封閉了百萬年的水晶洞到最乾旱的沙漠，到處都能找到病毒。

地球的溫度、大氣的成分都與病毒息息相關。在幾十億年的地球生命發展史上，病毒留下了海量的痕跡。作為基因傳遞的重要工具，病毒把基因在不同物種之間傳來傳去，是生命演化過程中非常重要的推手。一方面，它會帶來疾病和死亡，另一方面，它會帶來新的生命。


理性&思考

這次的全球新冠疫情，或許很大的問題來源於絕大多數人對病毒的一知半解。經歷非典，留下的只是一種對病毒的恐慌，而沒有吸取了教訓，甚至對病毒的教育科普，都遠遠沒有做到位。

全面了解病毒，了解這樣一種每天都離不開的生命體，減少面對疫情的恐慌。

要知道只有極少數病毒會讓人體致病，大部分病毒感染，都可以通過人體免疫來自愈。致命性太強的病毒，因為殺死宿主，反而難以傳播。比起消滅病毒，長期維持和病毒的相處，會是更合理的選擇。

長期有效的是，用人類的免疫【進化】來抵抗病毒的【進化】

相關焦點

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  • 尋找外星病毒，能幫助我們了解生命起源嗎？
    宇宙生物學家才剛剛開始將他們對病毒的了解融入我們對生命起源、演化和生命在宇宙中分布的了解中去。多年來，宇宙生物學一直是研究生命歷史的重要組成部分：通過研究與早期地球環境相似的或在其他星球上發現的環境，科學家可以研究孕育生命的環境條件。
  • 尋找外星病毒,能幫助我們了解生命起源嗎?
    但是，病毒的數量卻比我們星球上所有活著的生物大十倍還多。我們地球上的病毒數量之多，如果將每一個病毒首尾相連的話，這條病毒鏈可以延伸1億光年那麼長，就像新冠病毒大流行所證明的那樣，病毒可以顯著地影響地球上的生命。不過，傳統上，地外病毒並不是宇宙生物學的一個主要搜索目標。宇宙生物學家才剛剛開始將他們對病毒的了解融入我們對生命起源、演化和生命在宇宙中分布的了解中去。
  • 尋找外星病毒能幫助我們了解生命起源嗎？
    只不過，在地球上，微生物的數量不如病毒的多，並且受到病毒的調節。病毒，本質上來說，不能算是「活著的」。但是，病毒的數量卻比我們星球上所有活著的生物大十倍還多。宇宙生物學家才剛剛開始將他們對病毒的了解融入我們對生命起源、演化和生命在宇宙中分布的了解中去。多年來，宇宙生物學一直是研究生命歷史的重要組成部分：通過研究與早期地球環境相似的或在其他星球上發現的環境，科學家可以研究孕育生命的環境條件。雖然病毒學研究一直以來都以影響人類健康的病毒為主，但科學家們已經得以更全面地了解病毒在我們世界中起到的種種作用。
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  • 佔據人類基因組的8%,人類的進化繁衍,為什麼要依賴病毒?
    人類住在一個布滿病毒的星球上，至今人類對於病毒是否是生命還存在著爭議，它們雖然是有生物質（蛋白質和核酸）組成的，卻只能在進入細胞後複製，既然不能像細胞生命那樣繁殖，也沒有細胞生命那樣明確單一的起源樹，更不會像細菌或動物那樣到處「爬」——病毒就被動地待著，等著進入細胞的機會，重配、嵌合，有點像單純的有機化學物質。
  • 佔據人類基因組的8%，人類的進化繁衍，為什麼要依賴病毒？
    人類住在一個布滿病毒的星球上，至今人類對於病毒是否是生命還存在著爭議，它們雖然是有生物質（蛋白質和核酸）組成的，卻只能在進入細胞後複製，既然不能像細胞生命那樣繁殖，也沒有細胞生命那樣明確單一的起源樹，更不會像細菌或動物那樣到處「爬」——病毒就被動地待著，等著進入細胞的機會，重配、嵌合，有點像單純的有機化學物質。
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  • 病毒在人類的進化過程中起著重要作用,那新冠病毒呢?
    病毒在人類的進化過程中起著重要作用，那新冠病毒呢？，而《自然結構與分子生物學》(Nature Structural & Molecular Biology)的一項新研究顯示，病毒在哺乳動物的繁殖和生存能力的進化過程中也發揮著關鍵作用。
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