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然而病毒卻似乎不在這棵樹上。大部分病毒的結(jié)構(gòu)很簡單，基本上就是一個(gè)蛋白質(zhì)構(gòu)成的外殼包著一些遺傳物質(zhì)，平時(shí)就與死物無異，一旦感染細(xì)胞，它們就將自己的基因注入宿主細(xì)胞當(dāng)中，利用宿主細(xì)胞復(fù)制自身產(chǎn)生新的病毒。這種奇怪的生活方式讓我們難以將其置于演化之樹的任何地方。
病毒是生物嗎？它們又從何而來呢？
下面，我們就來看看病毒起源的三個(gè)假說。
假說一：遠(yuǎn)古分子生命的復(fù)仇之魂
病毒的故事或許還要從遠(yuǎn)古說起。在那個(gè)了無生機(jī)的地球上，海洋占據(jù)了世界的絕大部分，而無垠的大海之下是數(shù)億年連綿不斷的火山活動(dòng)。在某些機(jī)緣巧合之下，海水中產(chǎn)生了史上第一批有機(jī)大分子，從而點(diǎn)燃了生命的星星之火。
慢慢的，有一些大分子，比如說RNA，DNA以及蛋白質(zhì)開始或獨(dú)立或彼此協(xié)作地復(fù)制自身，這個(gè)階段可以稱為“分子生命”。然而在一片祥和的分子生命中卻產(chǎn)生了一個(gè)異類，那就是包括現(xiàn)存所有生物的最近共同祖先“露卡”（LUCA）在內(nèi)的一些分子生命，它們發(fā)展出了一個(gè)改變了生命法則的結(jié)構(gòu)，那就是細(xì)胞。擁有膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞可以更好地保護(hù)其中嬌弱的RNA和蛋白質(zhì)等核心大分子，極大增強(qiáng)了這些生物的適應(yīng)力，意味著它們會把原始的分子生命摁在地上摩擦。
而有一種假說（The Virus-First Hypothesis）就認(rèn)為，病毒正是原始分子生命世界的遺民，它們在在最后一刻創(chuàng)造出了寄生的生活方式，反過來利用了敵人的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，宛如一群遠(yuǎn)古的復(fù)仇之魂，對于奪取它家園的族裔作著永恒的抗?fàn)帯?/p>
這個(gè)假說一度十分盛行，畢竟病毒的構(gòu)造是如此簡單，乃至簡陋，它們與細(xì)胞生命的差異又是如此巨大。
更實(shí)錘的證據(jù)來自于“擬病毒”（Virusoid），它就是一個(gè)RNA分子。擬病毒沒辦法直接感染細(xì)胞，但是它可以感染病毒，確切地說是在某些病毒感染細(xì)胞的時(shí)候通過搭便車來順便復(fù)制自己、擴(kuò)散自己，從而能引發(fā)一些諸如人類丁型肝炎之類的疾病。
然而這個(gè)熱血的病毒起源故事卻隨著分子生物研究學(xué)的深入而顯得不再那么完美……
假說二：“叛逃”的基因
基因這濃眉大眼的也能叛變？對，在這個(gè)假說（The Progressive Hypothesis）里，基因?yàn)榱俗屪约毫鱾飨氯ナ裁词虑槎甲龅贸鰜怼?/p>
細(xì)菌中廣泛存在一種名叫“質(zhì)粒”（plasmid）的小片段環(huán)狀DNA，這些基因基本上就是一群打工仔臨時(shí)工，細(xì)菌隨時(shí)可以從環(huán)境中吸收它們?yōu)榧核?，也隨時(shí)可以趕走它們。
在很多細(xì)菌中，除了自身原本的DNA（紅色部分）以外，還經(jīng)常會有一些小片段的環(huán)狀DNA（橙色），那些被稱為質(zhì)粒（圖片來源：作者繪制）
于是在漫長的演化中，有些質(zhì)粒學(xué)會了一件事：我們不要一輩子打工！這些質(zhì)粒從打工仔變成了二五仔，反過來把它們的細(xì)菌老板給劫持了，奪走了細(xì)菌所有的營養(yǎng)來復(fù)制自身。隨著時(shí)間推移，有些質(zhì)粒就變成了病毒。
而我們?nèi)祟愐约八袆?dòng)物、植物的細(xì)胞和細(xì)菌很不一樣，我們都屬于“真核生物”，細(xì)胞當(dāng)中并沒有細(xì)菌那樣的質(zhì)粒，但還是有那么一些基因蠢蠢欲動(dòng)。它們不肯在染色體上好好待著，而是在細(xì)胞核里左右橫跳，一會兒跑到這個(gè)染色體上，一會兒跑到那個(gè)染色體上。不過這幫調(diào)皮搗蛋的基因倒是有一個(gè)仙風(fēng)道骨的名字——轉(zhuǎn)座子（transposon）。
根據(jù)分子生物學(xué)檢測，很多轉(zhuǎn)座子都擁有和病毒非常相似的基因序列，兩者將自己整合進(jìn)宿主細(xì)胞染色體的機(jī)制也高度相似。尤其是其中的“病毒樣逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子”（Retrotransposon）與某些病毒簡直相似到了令人發(fā)指的程度，唯一的不同只是這些轉(zhuǎn)座子還不能像病毒一樣在細(xì)胞之間遷移而已。
然而病毒的身世到這里卻依舊撲朔迷離，因?yàn)樗鼈兏揪筒蛔裱话闵锏难莼Ｊ健?/p>
病毒感染的一般流程是：把自己的基因注入宿主細(xì)胞當(dāng)中，然后利用宿主細(xì)胞復(fù)制自己的基因，并且制造構(gòu)建病毒顆粒所需的各種材料，最后操控細(xì)胞將病毒顆粒的各個(gè)零件連同病毒的基因一起包裝成新的病毒顆粒，釋放出去感染別的細(xì)胞。
但是在這個(gè)過程中，病毒每時(shí)每刻都在和各種生物交換基因。
比如說病毒在指揮宿主細(xì)胞包裝病毒顆粒的時(shí)候，有時(shí)候會把一些宿主細(xì)胞的DNA給一塊包進(jìn)去，或者不小心在宿主細(xì)胞當(dāng)中留一點(diǎn)點(diǎn)自己的基因。哺乳動(dòng)物中有一個(gè)用來阻止母體免疫系統(tǒng)攻擊胎兒的基因，就是某個(gè)病毒在一億多年不小心落在我們細(xì)胞中的。而在病毒跨物種傳播的時(shí)候，經(jīng)常導(dǎo)致基因從一個(gè)物種轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物種，所以，“轉(zhuǎn)基因”這件事都是自然界玩剩下的。
然而也正是因?yàn)椴《镜霓D(zhuǎn)基因如此之頻繁，讓人不得不重新思考，病毒真的是叛逃的基因嗎？我們會不會從一開始就搞錯(cuò)了邏輯關(guān)系。那些轉(zhuǎn)座子啥的，也許并不是不安其室的自身基因，反而是偶然留在細(xì)胞中的病毒基因呢？
假說三：病毒也許是沉淪的細(xì)胞生物
進(jìn)入21世紀(jì)以后，一系列發(fā)現(xiàn)開始讓科學(xué)家愈發(fā)意識到病毒的起源還有別的可能性。
2003年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種非常不講道理的病毒——“擬菌病毒”（Mimivirus），這個(gè)病毒的體型達(dá)到了0.4到0.5微米，在顯微鏡下看都快跟細(xì)菌差不多了。引發(fā)這次疫情的冠狀病毒都被認(rèn)為是比較大的一類病毒了，體型也不到0.1微米。
2008年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了第二種大病毒，將其命名為 “媽媽病毒”（Mamavirus），從此一種又一種“大病毒”（Giant Virus）開始接二連三地出現(xiàn)在人類的視野中，到2013年發(fā)現(xiàn)的“潘多拉病毒”（Pandoravirus）更是把最大病毒的記錄刷到了1微米以上。
從此，病毒與某些單細(xì)胞生物的界限開始變得模糊了起來，比如說“擬菌病毒”的結(jié)構(gòu)與基因和一類叫做“古菌”的單細(xì)胞生物非常相似，唯一的不同是，擬菌病毒丟失了一部分自主完成細(xì)胞分裂的關(guān)鍵基因，所以不得不寄生在其它生物的細(xì)胞當(dāng)中，利用宿主的細(xì)胞來生長繁殖。
于是就有了病毒起源的第三種假說（The Regressive Hypothesis），認(rèn)為病毒本質(zhì)上是墮落的生物。有些單細(xì)胞生物在長期寄生生活中，逐漸退化掉絕大部分細(xì)胞結(jié)構(gòu)，最終變成了這種活死人一般的樣子，而像擬菌病毒之流就是剛剛開始墮落的古菌。
在我們的演化中，病毒留下了深深的烙印
那么，病毒究竟應(yīng)該是遠(yuǎn)古的復(fù)仇之魂，還是叛逃的基因，亦或是墮落的生物呢？這三種假說都有合理之處，同時(shí)也存在著不能解釋的問題。也許，病毒的起源故事遠(yuǎn)比這一切假說都更加復(fù)雜，甚至未必有著唯一的來源。
我們可能永遠(yuǎn)也弄不清病毒從何而來，但是病毒卻真真切切地在我們的演化中留下了深深的烙印。
由于病毒無比強(qiáng)大的變異能力，我們永遠(yuǎn)也無法預(yù)測何時(shí)何地會出現(xiàn)一個(gè)對我們有致命威脅的病毒，最終逼得很多生物不得不采取一些用變異打敗變異的手段。
比如說有性生殖。有性生殖帶來最直接的后果就是可以讓我們的每一個(gè)后代的基因都能打亂重排，盡可能保障所有后代不至于被一種病毒一鍋端了。病毒與生物的軍備競賽也一直是演化的最強(qiáng)推手，病毒還打破了生殖隔離的壁障，讓基因得以在不同的生物中流動(dòng)。
所以，病毒雖不屬于演化之樹上的任何一個(gè)枝丫，但它們宛若是圍繞在演化之樹上的流螢與鬼魅，在這棵樹上處處都留下了自己的痕跡。
那么為什么致命病毒總是來自于野生動(dòng)物呢？讓我們從演化的角度分析一下。
“最好”的病毒，是既不引起太嚴(yán)重的癥狀（不然搞死了宿主自己也完蛋），但也不能太溫和（畢竟宿主身上往往同時(shí)寄生著別的病毒，搶資源的時(shí)候該下的狠手還是得下）。所以在漫長的演化中，這種博弈會促使病毒最終與宿主達(dá)成某種默契，比如說人類與可能會引起普通感冒的鼻病毒就屬于這種關(guān)系。
但是，病毒會變異，有些變異會導(dǎo)致病毒的宿主改變。病毒與新的宿主沒有長期磨合的默契，就會出現(xiàn)“下手沒輕沒重”的問題，其中有些下手特別重的就會給宿主帶來致命疾病。
在長期的演化中，人類已經(jīng)和那些從遠(yuǎn)古祖先開始一路陪伴的病毒達(dá)成完美默契了，與從家畜那里來的病毒，比如麻疹、流感等等，磨合得還不完美，但多少有點(diǎn)默契，所以極少引起很嚴(yán)重的疫情。唯獨(dú)來自于野生動(dòng)物的病毒跟我們絲毫沒有一丁點(diǎn)磨合，因此引起大瘟疫的疾病幾乎全部來自野生動(dòng)物。
因此希望大家平時(shí)盡量遠(yuǎn)離野生動(dòng)物，包括流浪動(dòng)物，更不要去飼養(yǎng)、食用野生動(dòng)物，不然這些野生動(dòng)物身上的病毒可就保不準(zhǔn)拿你來試刀子啦。
愿小伙伴們都能用知識武裝起自己，加油?。ㄗ髡邌挝唬褐袊茖W(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心）
來源：科學(xué)大院微信公眾號
