与人共生共处的病毒

与人共生共处的病毒

来源:中国日报网 2020-10-23 13:49
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人类认为自己站在食物链的顶端,于是剑齿虎灭绝了,新西兰恐鸟消失了,濒危的巨型动物数之不尽。但是,新冠病毒告诉人类,他们自己有一天也会成为猎物。现代的很多传染病都是由病毒引起的,包括新冠肺炎和艾滋病,以及1918年到1920年间暴发的流感,那次流感导致的死亡人数比一战的死亡人数还要多。欧洲人入侵美国时,在不知情的情况下带去了天花、麻疹和流感病毒,导致大量原住民死亡,这可能是欧洲能殖民美洲的一个原因。

从古至今,病毒对地球上的生命的影响绝不仅仅只是给单单一个物种带来悲剧。虽然对病毒的研究始于对一组奇怪的病原体所展开的调查,最新的研究将其置于解释基因策略的核心位置,这既自私又是不自私的方法。

病毒的种类多到难以想象,而且无处不在。很明了的是,从生命诞生之初起,病毒越来越多地影响所有微生物的进化。病毒最为显著的方式证明了自然选择盲目性和残酷性。病毒创造了一群聪明的两足哺乳动物——人类,既是威胁,也是机遇,令人捉摸不透。

正如我们本周刊登的文章所言,对“病毒”最好的解释就是“利用另一种生物的新陈代谢来进行繁殖的遗传物质组合”。它们是一种最纯粹的寄生虫:除了遗传密码外,它们的一切都来自宿主。它们将生命剥离到只剩下赤裸裸的信息及其复制品。如果说种类丰富的病毒们有什么值得学习的地方,那就是它们的生存策略真地非常成功。

世界上到处都是病毒。一项针对海水的分析发现,海水里有20万种病毒,而这还不是全部。有一些研究发现,一升海水中可能含有1000亿病毒颗粒,而一千克干燥土壤中的病毒数量可能是这个数字的10倍。据计算,世界上可能有10的31次方个病毒(即1后面有31个零),远远超过了地球上所有其他生物的总和。

众所周知,病毒通常有许多不同的种类,已适应了攻击每一个既有的有机体。病毒之所以是进化的动力源,其中一个原因是它们进行着一场无情的大屠杀,并在屠杀过程中变异——这在海洋中尤其明显。在海洋中,病毒每天危殆五分之一的单细胞浮游生物。从生态学的角度来说,病毒通过削减物种数量为更稀有的生物腾出空间,促进了物种多样性。一种生物越常见,专门攻击它的病毒就越有可能发展成一场瘟疫,从而控制这种生物。

病毒引发瘟疫这一倾向促进了生物进化,因为这会促使病毒的猎物作出防御,并时常带来更为广泛的后果。例如,有一种说法,称细胞故意毁灭自己的原因是它的牺牲降低了附近紧密相关细胞的病毒载量。这样,它的基因才得以在邻近细胞中复制,更有可能存活下来。这种无私的自我毁灭是细胞聚集在一起形成复杂生物体(如豌豆植物、蘑菇和人类)的先决条件。

病毒成为生物进化动力的另一个原因是,它们有基因信息的传输机制。一些病毒的基因组最终融入宿主的细胞之中,然后遗传给宿主的后代。人类基因组里应该有8%-25%来源于病毒。但是,这些病毒基因自身也可能反过来遭宿主劫持,它们的基因也有了新作用。比如,哺乳动物能拥有生育后代的能力,是因为它们体内源自病毒的基因被修改了,这样哺乳动物才能长出胎盘。就连人脑的形成也有一部分要归功于人体内的病毒活动,这些病毒活动在人体内促成了不同种类的神经元。

进化最吸引人之处在于,生物内部和生物之间持续的、不可调和的、无序的竞争产生复杂结果,令人惊奇。事实上,生物进化让你具备阅读和理解这篇文章文字的能力,在一定程度上是由于成群结队的小小的病毒造成。大约40亿年前,生命首次出现在地球上以来,病毒可能就一直存在。这个原理还在运行着,病毒的行动远没有停止。

在应对和利用病毒带来的威胁时,人类独特的,由病毒塑造的意识开辟了新的途径。这要从疫苗这一奇迹说起,疫苗能在病原体发动攻击之前展开防御。天花在20世纪夺走了3亿人的生命,多亏了疫苗才终结了这场瘟疫。小儿麻痹症也有望被消灭。新冠肺炎疫情引发的新研究将增强对病毒的检测能力,提升各机构团体的应对能力,将对病毒的防御提升到一个新的水平。

人类在应对病毒方面取得的另一个进展是依靠操控生特的工具,而这源于人们了解了病毒及防御手段。早期的生物工程依靠的是限制性内切酶——一种分子剪刀,细菌用这种分子剪刀切断病毒基因序列,而生物技术人员用它们来移动基因。最新的生物技术利用更为精准的抗病毒机制,可以逐个对基因序列进行编辑,即CRISPR。

从最细微之处开始

自然界并不善良。病毒不可能不存在,要病毒消失的想法毫无意义。无论如何,令人惊叹的生命多样性有赖于病毒,病毒不仅是死亡之源,也是丰富和变化之源。同样不可思议的是,在未来的世界中,病毒有望成为人类增进对自身理解的新途径,病毒造成的人类死亡的数量也较之越来越少。

 

(编译:曹奇 编辑:王旭泉)

 

【责任编辑:王旭泉】
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