大病毒，生命的初級(jí)形態(tài)？

我們對(duì)于生命起源的認(rèn)識(shí)還相當(dāng)膚淺，大病毒的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步拉近了生命與非生命之間的距離，也為生命起源和進(jìn)化的研究提供了重要的信息。

病毒不是嚴(yán)格意義上的生命，它沒有自己的蛋白質(zhì)翻譯和能量代謝等系統(tǒng)，只能寄生在細(xì)胞內(nèi)，利用宿主的一系列因子來進(jìn)行復(fù)制擴(kuò)增，產(chǎn)生新的病毒粒子。病毒很小，典型的病毒大小在0.02微米～0.2微米間，無法用普通光學(xué)顯微鏡看到，而且非常簡單，一般由一種類型的核酸（DNA或RNA）組成的基因組和蛋白質(zhì)外殼構(gòu)成，有些病毒還含有脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成的包膜。病毒自己編碼的蛋白質(zhì)的功能較為單一，一般僅包括構(gòu)成病毒顆粒的結(jié)構(gòu)蛋白以及負(fù)責(zé)病毒基因組復(fù)制和病毒顆粒組裝的非結(jié)構(gòu)蛋白。還有一種病毒僅含有蛋白質(zhì)而沒有核酸，所以它被稱為朊病毒或蛋白質(zhì)病毒。不過，它該不該被劃到病毒里，還有爭議。

具有生命特征的細(xì)胞體積大，成分和結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)，含有DNA和RNA兩種核酸，可以自主進(jìn)行物質(zhì)和能量代謝，具有增殖的能力或潛力。所以，無論是單細(xì)胞還是多細(xì)胞生物，所有的動(dòng)植物、原核生物（細(xì)菌）、原生生物和真菌都和病毒劃清了界限?？茖W(xué)家一般通過上述特征區(qū)分病毒和細(xì)胞生命體，但是，他們卻不斷地遇到麻煩。

首先來找麻煩的是醫(yī)療廣告中常說的“衣原體”。它的體積比典型的細(xì)菌小很多，寄生于活細(xì)胞中，一度被認(rèn)為是一種病毒。但是后來，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，衣原體雖然需要宿主細(xì)胞提供能量，但其同時(shí)含有DNA和RNA兩種核酸，也有與細(xì)菌類似的細(xì)胞壁，同時(shí)還對(duì)多種抗生素敏感，所以將其歸入了廣義的細(xì)菌范疇。

1992年，科學(xué)家偶然間發(fā)現(xiàn)了一種寄生體，它在革蘭氏染色（細(xì)菌鑒別染色方法）時(shí)類似于細(xì)菌，但不能自主完成生命周期。2003年，科學(xué)家將它歸為病毒，并正式命名為Mimivirus（mimi： mimicking microbe，意為“酷似細(xì)菌”）。

發(fā)現(xiàn)新的病毒不是新鮮事，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的病毒僅占地球病毒種類的一小部分。然而，Mimivirus的發(fā)現(xiàn)徹底刷新了人們對(duì)病毒的認(rèn)識(shí)。原因在于，這種病毒很大，超過了人們?cè)菊J(rèn)為的病毒應(yīng)有的大小。于是，科學(xué)家興奮地宣布，他們發(fā)現(xiàn)了世界上最大的病毒。

這種病毒大到什么程度呢？我們回顧一下病毒的發(fā)現(xiàn)來說這個(gè)問題。

100多年前，孟德爾剛剛種出他那劃時(shí)代的豌豆，一種會(huì)導(dǎo)致煙草這一經(jīng)濟(jì)作物減產(chǎn)的花葉病引起了人們的關(guān)注。1892年，俄國科學(xué)家伊凡諾夫斯基把患有花葉病的煙草葉子搗碎成汁，并使用一種細(xì)菌濾器來過濾，卻發(fā)現(xiàn)濾液仍能導(dǎo)致另外的植株生病。他使用的濾器孔徑為0.2微米～0.4微米，典型的細(xì)菌直徑在0.5微米～5微米之間，這種孔徑的濾器可以過濾掉幾乎所有的細(xì)菌，所以他認(rèn)為這種感染性物質(zhì)可能是細(xì)菌分泌的毒素。隨著研究的深入，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這是一種具有傳染性的可溶性分子，并可在宿主細(xì)胞內(nèi)擴(kuò)增?，F(xiàn)在我們知道，這種可溶性分子就是病毒，它的直徑通常小于0.2微米，可以自由地通過細(xì)菌濾器。因此，在相當(dāng)長的一段時(shí)間里，病毒也被稱為濾過性細(xì)菌，還有人通過這種方法來判斷一種微生物是不是病毒。

Mimivirus的直徑為0.4微米～0.5微米，比脊髓灰質(zhì)炎病毒（直徑為0.02微米～0.03微米）大幾十倍，幾乎不能通過細(xì)菌濾器。所以，放在過去，這種微生物肯定不會(huì)被歸入病毒范疇。Mimivirus的基因組含有近120萬個(gè)堿基對(duì)，相比之下，脊髓灰質(zhì)炎病毒僅含有約7500個(gè)堿基對(duì)?？茖W(xué)家對(duì)其基因組序列分析后發(fā)現(xiàn)，這種病毒編碼1000多個(gè)基因（通常的病毒僅有幾個(gè)或十幾個(gè)基因），其中相當(dāng)一部分從來沒有在其他病毒中發(fā)現(xiàn)過。更讓科學(xué)家驚訝的是，這種病毒竟然自己編碼了涉及基因組DNA修復(fù)和蛋白質(zhì)翻譯功能的部分基因，而這些功能一直被認(rèn)為僅存在于細(xì)胞生命體中。不過，由于Mimivirus不編碼核糖體相關(guān)蛋白，所以它仍然需要借助宿主細(xì)胞的翻譯系統(tǒng)才能完成自己蛋白質(zhì)的翻譯。

2008年，科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了一種大病毒，將其命名為Mamavirus （其實(shí)起這個(gè)名字是為了和Mimivirus相呼應(yīng)，連起來就是媽媽咪咪病毒）。這種病毒的大小和基因組長度與Mimivirus差不多，它的宿主也是阿米巴原蟲。這些發(fā)現(xiàn)，使得科學(xué)家對(duì)于這類巨型病毒的研究越來越感興趣。

2011年，科學(xué)家在智利海岸分離出了一種更大的病毒，將其命名為Megaviruschilensis，個(gè)頭比Mimivirus大6.5%，基因數(shù)量也多了10%。于是，科學(xué)家又一次興奮地宣布，他們發(fā)現(xiàn)了世界上最大的病毒。

然而，這個(gè)紀(jì)錄僅保持了兩年就被刷新了。2013年7月，一個(gè)研究小組宣布他們發(fā)現(xiàn)了兩種更大的病毒，分別是從智利Tunquen河口的表層沉積物層中采集到的Pandoravirus-salinus（咸的潘多拉病毒）和從澳大利亞墨爾本附近的一個(gè)淺層淡水池塘分離到的Pandoravirus-dulcis（甜的潘多拉病毒），這兩種病毒的宿主也是阿米巴原蟲。

潘多拉病毒的發(fā)現(xiàn)，再一次刷新了人們對(duì)病毒的認(rèn)識(shí)。它的長徑可以達(dá)到1微米，甚至超過了一些細(xì)菌（金黃色葡萄球菌直徑在0.5微米～1.0微米），普通光學(xué)顯微鏡都可以輕松看到它。咸的潘多拉病毒基因組長度達(dá)到247萬個(gè)堿基對(duì)（大腸桿菌基因組長度為400多萬個(gè)堿基對(duì)），編碼了2500多個(gè)基因，大約為人類基因組編碼數(shù)量的1/10。

經(jīng)過初步分析，潘多拉病毒基因組中有約93%的基因功能未知，而且在目前已知的生命體中找不到相似的基因。在可知的信息中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，潘多拉病毒也編碼了一些蛋白質(zhì)翻譯系統(tǒng)中的組分，但仍然不能自主完成蛋白質(zhì)合成。另外，依然沒有在它們身上找到負(fù)責(zé)糖代謝的酶和構(gòu)成細(xì)胞骨架的蛋白質(zhì)，而這些蛋白質(zhì)在細(xì)胞生命體能量代謝和分裂增殖中發(fā)揮著重要的作用。同時(shí)，科學(xué)家在潘多拉病毒的基因組中發(fā)現(xiàn)了大量的內(nèi)含子，這進(jìn)一步增加了其基因組的復(fù)雜性。由于對(duì)這種病毒知之甚少，我們還很難對(duì)這種病毒的起源和進(jìn)化進(jìn)行研究。也正是由于有太多的未知，對(duì)這種病毒的研究就像正在打開潘多拉魔盒，里面會(huì)有更多的驚奇等待著科學(xué)家去發(fā)現(xiàn)。

潘多拉病毒的發(fā)現(xiàn)著實(shí)讓科學(xué)家興奮了一次。同樣，他們又一次向世界宣布，這是目前發(fā)現(xiàn)的世界上最大的病毒。誰也不知道未來還會(huì)不會(huì)有更大的病毒被發(fā)現(xiàn)，不過，大病毒的發(fā)現(xiàn)，打破了人們對(duì)于病毒的經(jīng)典認(rèn)識(shí)，促使科學(xué)家重新思考病毒的定義以及生命和非生命界限的劃分。

有科學(xué)家認(rèn)為，巨型病毒可能來源于某些單細(xì)胞生物體，它們?cè)谶M(jìn)化過程中丟失了一些基因，結(jié)果變成了行寄生生活的病毒。也有科學(xué)家建議將大病毒單獨(dú)劃為一域，以區(qū)別于以往的三域系統(tǒng)（細(xì)菌、古生菌和真核生物）。目前，這些巨型的寄生微生物仍被歸入病毒范疇，因?yàn)樵谝欢ǔ潭壬?，它們?nèi)匀环辖?jīng)典病毒的特征，比如只含有一種核酸，不能自主進(jìn)行能量代謝，無法自我分裂增殖，只在宿主細(xì)胞中顯示出生命特性。

我們對(duì)生命起源的認(rèn)識(shí)還相當(dāng)膚淺，大病毒的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步拉近了生命與非生命之間的距離，也為生命起源和進(jìn)化的研究提供了重要的信息。

值得欣慰的是，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的大病毒對(duì)人類并沒有什么威脅，僅有極少數(shù)報(bào)道說Mimivirus可能引發(fā)人類肺炎。最后推薦Giant Virus Site（www.giantvirus.org），這個(gè)網(wǎng)站上收集了近年來人們對(duì)于巨型病毒的認(rèn)識(shí)，同時(shí)還列出了基因組最大的100多種病毒的信息，如果您有興趣，可以去查查看。