【未解之謎】病毒的迷思

大家好，我是扶搖。歡迎和我一起探索未解之謎。

一直以來都挺想聊一個話題的，就是病毒。今天就來做一期吧。

先問大家一個問題，您覺得病毒有生命嗎？

病毒是怎樣入侵細胞的

或許您會說，當然有啦。不是說，病毒長眼睛嘛，自己知道找合適的人下手。然而科學界卻並不這麼認為。

其實古早的時候，人們並沒有病毒這個概念。雖然歷史上關於傳染病或者瘟疫的記錄層出不窮，不過幾乎所有古老文明的都認為這是跟上天的譴責有關。《聖經啟示錄》中末日後天使降下的7場災難中，其中之一就是瘟疫。

直到1935年，美國生化學家溫德爾‧斯坦利（Wendell M.Stanley）和他的同事們用提煉的方式發現了菸草花葉病毒，人們才知道病毒這個傳染病後面的推手。

病毒大約只有細菌的千分之一那麼大，結構也非常簡單，就是由一層蛋白質外殼包裹的DNA或者RNA核酸分子。跟細胞相比，機構簡單到像是個沒生命的物質。事實上，病毒沒找到宿主的時候，的確是無聲無息，沒什麼生命跡象。說它沒生命吧，也不是不可以。

然而當病毒一靠近它的目標後，就立馬生龍活虎起來了。它會脫去蛋白外殼，只讓自己的基因，也就是DNA核酸分子進入到細胞體內。進去後，些外來的核酸分子會準確地找到細胞內部複製基因的機制，然後誘導它來生產自己的基因。之後這些雀占鳩巢的DNA就開始給細胞發出指令，合成自己的蛋白質，也就是包在病毒DNA外面的那層殼。這些新出爐的病毒零件還會自動組裝，成為下一代病毒。病毒多了，一個細胞裝不下呀，怎麼辦呢？它們會讓細胞裂解。這樣，那些新生的病毒就像蒲公英的種子一樣飄散開來，尋找下一個目標了。整個過程環環相扣，沒有一個多餘的動作。只要環境合適，病毒就會以這種高效率的操作方式以幾何級別擴散。

講到這兒，有人可能會問了，病毒可比細胞小得多了呀。那細胞就那麼聽話，任由它在自己身體內胡作非為嗎？

病毒在細胞中的堡壘

其實細胞也有自己專門對付外敵入侵的免疫機制的，能夠識別外來入侵者，並將它們拒之門外。然而病毒的「智商」明顯在我們的想像之外。2022年美國分子生物學家托馬斯‧勞林（Thomas Laughlin）的病毒實驗揭開了病毒如何繞過細胞免疫體系的祕密。

勞林的研究對象就是一種稱為「巨型噬菌體」的病毒。噬菌體（phage）是一種專門以細菌為目標的病毒，可以感染並殺死細菌。它們在地球上的存在十分廣泛，也是科學家比較喜歡用的實驗對象，類似於病毒研究界的小白鼠吧。

他的研究團隊發現，巨型噬菌體在細菌的細胞內構建了一個屏蔽隔間，作用類似於人類和動物細胞中的細胞核。細胞核是細胞代謝和遺傳的調控中心，內部絕大多數的物質就是DNA，外面由一層薄薄的核膜包著。核膜上有一些環狀開口，叫做核孔，作為物質進出的通道。整體來講吧，細胞核就是一個保護DNA的堡壘。

而這個屏蔽隔間，也是病毒在細胞內建造的一個堡壘，非常有效地保護了病毒的DNA不受細菌防禦機制的攻擊。神奇的是，這個堡壘還是活的，它會隨著內部DNA的複製而擴展，甚至還能以極其精確的方式通過小出口跟外界交流物質。

實驗的合作者科貝特（Corbett ) 感歎說，這是一個非常有創意的解決方案，然而也非常簡單，就是建造一堵牆做隔離。他們把砌成這堵牆的蛋白命名為奇馬林（chimallin），就是古代美洲驍勇善戰的阿茲特克戰士手中盾牌的名字。

他們的實驗結果發表在了當年的《自然》雜誌上。論文最後還留了一個懸念，說我們只是發現了這堵牆的存在，但我們還沒找到它是怎麼建成的。希望大家接棒繼續研究，給這堵牆的故事寫個「前傳」。

病毒沒生命？！

說道這兒，您能相信這一切都是在描繪病毒這種低等到不能再低等的生物嗎？或者，是在科學界連生物這個身分都不被承認的一種細小的物質嗎？

是的，雖然病毒這麼聰明，但是在科學界，它還是被認為是介於生命和非生命之間的一種生化結構。不過主要原因其實還不在於病毒有沒有生命特徵，而在於進化論沒法解釋病毒的存在。

因為根據進化論，這世上的一切生物都是從簡單到複雜進化的。照這麼來看，地球上應該先有結構簡單的病毒，之後才有結構複雜的細菌和其它生物。然而事實是，病毒無法單獨生存，只有依靠宿主才能存活和繁殖。那麼就應該先有細菌這個房東，然後才有病毒這個租客才對呀。這不就矛盾了嗎？

這個進化論中的難題很快就上升到了雞生蛋，還蛋生雞的哲學高度。最後有人說，不如我們把病毒劃分為非生物吧。沒有生命，那不就不能參與進化了嗎？矛盾不就解決了嘛。大家一聽，有道理，於是病毒就有了現在這個活不活，死不死的尷尬身分。

HIV病毒的基因突變

不過自從病毒被發現後，它對進化論的挑戰就沒有停止過。比如說，過去幾年來，大家都打了不少新冠疫苗了吧？為什麼？因為新冠病毒變異了呀。從阿爾法、貝塔到伽馬、德爾塔，還有現在的奧密克戎起碼更新換代5次了。

所謂變異，就是病毒DNA突變了。突變後的病毒跟老病毒有兩套不同的DNA，自然也就是完全不一樣的兩種生命了。你看，人類跟黑猩猩的DNA只有1.6%的差異，就是完全不一樣的兩種生命了吧？所以這麼一來呢，老疫苗就不起作用了。我們只能從新病毒身上提煉新疫苗，再重新打一針。目前看來，只要變異還進行中，疫苗就要一直打下去。似乎這也就是唯一的解決辦法。

病毒善變大家都知道。事實上，通過DNA突變逃脫人類的圍剿已經是病毒近乎本能的一種本事了。不過在病毒界，新冠的變異速度還算是慢的。

美國生物化學家貝赫教授（Michael Behe）在他2007年出版的書籍《進化的邊緣》（The Edge of Evolution），以艾滋病毒 HIV為例子介紹了病毒基因突變現象對進化論的挑戰。HIV變異速度比細胞快一萬倍。貝赫介紹說，自從被發現以來，艾滋病毒「所經歷的突變，比自開天闢地以來所有細胞經歷的突變都要多」。所以艾滋病疫苗的開發也是困難重重。

根據進化論的理論，生物為什麼會產生基因突變呢？是為了更好地適應環境，所以突變後的生物會從低級向高級發展，因為高級生物能力更強，所以更容易獲得食物，也更容易躲避敵人，是吧？

然而，經過這麼多次的突變，艾滋病毒卻絲毫沒有向更高級生命轉化的跡象。它們看上去很樂意只做一隻病毒。貝赫教授說：「（艾滋）病毒根本沒有發生過重大的基本生化變化」。顯然，艾滋病毒的基因突變不是像進化論所說的那樣，是隨機發生的，而是目標明確，就是改變自己蛋白質的形狀，使人類的藥物無法粘附並摧毀它。就這一點來說，新冠病毒也好，流感病毒也好，跟艾滋病毒走的是同一條路，就是用基因突變來對付人類的追捕。

直到目前為止，我們人類還沒法做到控制自己的基因。而這些小小的病毒卻有能力做到，並且換基因組合就像換件衣服那麼容易。是不是很神奇的一件事情？這出病毒和人類之間「Catch me if you can」的遊戲什麼時候能結束，我們不知道，但目前為止，除了天花還沒有哪一種由病毒引起的流行病被人類宣告攻克過，這也是不爭的事實。

人類基因中的病毒

不過病毒的神奇之處還不僅僅在此。咱們來看一下人類基因中的病毒。

有一種稱為「內源性病毒」的病毒普遍存在於生物的基因組中。在人類基因組中，這些病毒占大約5%到8%，學術界一直認為它們的存在是因為它們在成千上萬年前感染了我們的祖先，機緣巧合下把自己的遺傳信息嵌入了我們的DNA中，現在來看沒什麼危害了， 不過也沒什麼用。所以這些病毒也被學術界稱為是垃圾DNA（junk DNA），跟盲腸一樣，被認為是在演化過程中留下的副產品。一直以來，這些垃圾病毒都被認為是進化論的一個有力的佐證。

然而，日本醫學教授石野史敏的小鼠實驗卻發現，一種名為「PEG10」的內源性病毒在胎盤形成過程中起到了關鍵性的作用。「PEG10」病毒的存在非常廣泛，在人類和其它很多哺乳動物的基因中都有。他們在實驗中抑制了PEG10的功能，結果發現小鼠無法形成胎盤，胎兒死亡了。而另一種嵌入基因的病毒PG11則被發現對於形成胎盤的微細血管來説不可或缺。另外一些日本學者也在植物界有了新發現。他們發現牽牛花基因中的內源性病毒會影響花瓣的顏色。而這種現象在大麗花和龍膽草中也出現了。

這時，神創論的擁護者們就出來說話了。這個世界的一花一草都是神創造的。神在人的基因裡安排了這些病毒，那麼它們肯定是有用的。盲腸也是一樣。只是你科學界沒發現罷了。那麼難道這些垃圾病毒並不垃圾，甚至對我們的身體起著至關重要的作用嗎？在基因科學高度發展的今天，或許不久以後我們就會有答案了吧。

來自外星的巨型病毒

咱們再來看一下巨型病毒。

2015年，是法國生物學家克拉夫利（Jean-Michel Claverie）教授和他的團隊從西伯利亞三萬年前的凍土層樣本中分離出了一種叫做「西伯利亞柔弱病毒」（Mollivirus Sibericum）的病毒。這種病毒體型巨大，用一般光學顯微鏡就可以看到了，而一般病毒只能用放大率高幾千倍的電子顯微鏡才能看得到。

這種病毒是目前為止發現的第四種巨大病毒。其餘三個是2003年發現的擬菌病毒（Mimivirus）、2013年發現的潘多拉病毒（Pandoravirus）和也是在西伯利亞發現的西伯利亞闊口罐病毒（Pithovirus Sibericum）。

這些病毒的個頭甚至比有些細菌還大，內部也比較複雜，含有很多基因和編碼複雜蛋白質的特點。其中擬菌病毒擁有的一些基因，甚至是連一些小型寄生細菌都不具有的。那麼它們還能算作是沒生命的物質嗎？

而這其中最特別的是潘多拉病毒。它的外形和基因組成都跟其它巨大病毒有很大差別，更為奇特的是，它的基因只有75％左右跟地球上的生物同源，克拉夫利教授甚至認為這種病毒來自於外星，比如火星。可進化論裡好像沒有外星人的位置吧？那這該怎麼解釋呢？

好了關於病毒今天就聊到這兒吧。有一種說法，說病毒是進化論的黑洞，一到病毒這兒，進化論就不靈了。那麼您認為是不是呢？

未解之謎，我是扶搖。我們下回見。

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（責任編輯：李紅）