病毒是個什么玩意兒

蘿卜

病、毒，恐怖的兩個字合體，更是讓人類唯恐避之不及。所以，當(dāng)生物學(xué)家說，每個人都自帶380萬億個病毒時，瞬間明白了五雷轟頂?shù)膴W義。因為，一個70公斤重的人，全身細(xì)胞只有30萬億，其中84%還是血液紅細(xì)胞。病毒比細(xì)胞還多，難道說明我們身體的大部分是病毒？

當(dāng)然不是，數(shù)量并不代表體量。雖然人體細(xì)胞已經(jīng)小到人眼看不見，但比細(xì)胞小得多的東西有的是，比如細(xì)菌。我們每個人體內(nèi)，至少有38萬億個細(xì)菌，比人體細(xì)胞還多。但是，這些細(xì)菌的總重量只占我們體重的1%到3%。這就是說，平均來講，人體細(xì)菌比細(xì)胞小幾十倍、上百倍。

而本文的主角——病毒，直徑一般不超過100納米。人體最小的細(xì)胞，淋巴細(xì)胞直徑也有6000納米;最大的細(xì)胞，卵細(xì)胞有100000納米，根本不在一個數(shù)量級上。比大小，病毒之間的差距也相當(dāng)大：最大的是潘多拉病毒，直徑有1000納米;最小的是口蹄疫病毒，直徑只有10納米。這次的網(wǎng)紅，新型冠狀病毒，直徑是60～140納米。

假如病毒的平均直徑是100納米，那么你身藏的380萬億個病毒，捏在一起只有0.38cm3，相當(dāng)于兩顆黃豆。說到這，個把月洗一次澡的你可能長舒了一口氣：這不就是搓澡的量么？洗洗就干凈啦。其實不然。這380萬億個病毒，會廣泛分布在你的身體內(nèi)外，皮膚表面只是一小部分而已。并且，就算剛洗過澡，病毒也無處不在。

不過別慌。每個人體，都是一個生態(tài)系統(tǒng)。細(xì)菌、病毒、我們的細(xì)胞，它們在多數(shù)情況下，就像一片森林里的花鳥蟲魚、虎狼鹿兔，能維持整體上的生態(tài)平衡，保持整片森林的勃勃生機。人類早就知道，人體離不開微生物。比如腸道菌群，可以為我們分解食物、合成氨基酸和維生素、調(diào)節(jié)代謝、對抗病原體、建立免疫系統(tǒng)……

那么病毒呢？我們似乎只知道它們的壞處。至于對人體有啥益處，我們的研究可以說萬里長征還在編草鞋。2018年，《細(xì)菌學(xué)》一篇論文介紹：芝加哥洛約拉大學(xué)的凱瑟琳等人，分析181位女性患者的尿液病毒組，發(fā)現(xiàn)了人體尿道可能共有某些“功能性噬菌體”。這項研究，受到一些專家的點贊。曼徹斯特大學(xué)的微生物學(xué)家杰姆斯表示：它們可以將噬菌體序列與細(xì)菌宿主關(guān)聯(lián)在一起。華盛頓大學(xué)人體微生物和病毒組專家克瑞斯汀認(rèn)為：這是發(fā)現(xiàn)了微生物微環(huán)境中病毒群體所造成的潛在影響。

至于到底有什么用，克瑞斯汀說：了解作用前，我們得搞清楚到底有什么。也就是說，我們連自己都有啥病毒還沒鬧清，就別提作用了。不過，我們至少知道，那個叫“噬菌體”的病毒，鐵定在我們體內(nèi)無疑了。噬菌體是個啥東西？一看名字，就知道這家伙是專搞細(xì)菌的。對人類來講，噬菌體就是名副其實的“納米機器人”。它搞細(xì)菌的手段——就是站到細(xì)菌身上，給細(xì)菌打一針，把自己的DNA注射到細(xì)菌體內(nèi)，好讓細(xì)菌替自己造娃。

人類提出納米技術(shù)多年，也造不出這么精巧的納米機器人。所以，給我們的感覺是，噬菌體太高精尖了，充滿未來感。但在生物界恰恰相反，病毒很低級。我不是針對噬菌體，而是說各種病毒都很低級。為啥這么說呢，難道就因為人家功能單一、結(jié)構(gòu)簡單？是的，結(jié)構(gòu)決定功能。不要說長成噬菌體這樣，就算長成法拉利，在一粒細(xì)胞面前，也屬于簡單結(jié)構(gòu)。

把細(xì)胞放大，我們會發(fā)現(xiàn)，它就是一座城市。10萬種蛋白質(zhì)分子各司其職：進(jìn)口商、邊防海關(guān)、倉儲集散、能源保障、倉儲運輸、加工制造、安保軍警……應(yīng)有盡有。并且，生產(chǎn)效率極高。比如能量ATP生產(chǎn)：每個細(xì)胞，每分鐘大約可以形成1000萬個ATP。1000萬個，什么概念呢？就拿這次舉世矚目的口罩來說吧，作為世界第一制造大國，全國口罩廠開足馬力，每天可以制造口罩2000萬只。

一個成年人，體內(nèi)每天合成的ATP，可以相當(dāng)于自身體重。而且材料是重復(fù)利用，細(xì)胞用掉ATP，拆成ADP和Pi后，很快就會被重新裝成電池ATP，每天要被重復(fù)利用1000～1500次。

ATP只是細(xì)胞的基礎(chǔ)能源而已，細(xì)胞以它為動力，執(zhí)行DNA.exe程序，來制造幾萬種蛋白質(zhì)，以及其他各種產(chǎn)品，維持生命運轉(zhuǎn)。所以說，目前人類制造的任何驕傲，包括芯片、火星探測器……在細(xì)胞面前，都是簡陋、低效的。

現(xiàn)在回頭看看噬菌體，是不是挺寒磣的？根本就談不上高精尖。一個單細(xì)胞生物，可以自己生活、繁衍。給一片天地，它可以生出一個王國。所以說，細(xì)胞是生物體基本的結(jié)構(gòu)和功能單位。而病毒，就沒辦法靠自己生活。它們不會動、不會吃，也不能繁殖，根本不像生命。但是，它們想復(fù)制自己、傳宗接代，可以利用其他生物輕松實現(xiàn)這一偉大目的。所以，我們只能承認(rèn)它是一種生物。

病毒，是一種非細(xì)胞生命形態(tài)。病毒實現(xiàn)繁殖，手段只有一個：靠細(xì)胞。具體手段，就是想辦法把自己的DNA.exe、RNA.exe植入細(xì)胞，讓細(xì)胞執(zhí)行自己的指令，指揮各種蛋白質(zhì)機器，利用細(xì)胞里的資源來復(fù)制自己，最后造成細(xì)胞凋亡，病毒復(fù)制品沖出細(xì)胞壁，播向世界——這個雞賊手法，是不是很眼熟？

是的，電腦病毒，這個名字就是借用病毒的名字，可謂神來之筆。簡陋的它們，生活、繁衍，都仰仗一個比自己高級得多的操作系統(tǒng)。所以說，所有病毒都是靠入侵細(xì)胞、復(fù)制和傳播自己而存在的。但是，如果細(xì)胞只默默承受這一切，那早就被病毒干滅了，也不會有什么人來研究病毒。

細(xì)胞復(fù)制自己會出錯，這就是變異。有些細(xì)胞就變得讓現(xiàn)有病毒沒空子可鉆。于是，容易感染病毒的細(xì)胞慢慢滅了，不容易感染病毒的細(xì)胞活了下去。復(fù)制病毒當(dāng)然也會出錯——也就是說，病毒也會變異。于是，能騙進(jìn)新細(xì)胞的病毒，才可以繼續(xù)傳播。魔高一尺，道高一丈。在這場幾十億年的攻防戰(zhàn)和軍備競賽中，雙方不斷升級改造，結(jié)果是：細(xì)胞的免疫功能越來越多、越來越強大;病毒變異種類越來復(fù)雜，入侵手段也越來越雞賊。

病毒到底有多少種？人類肯定不知道。因為，病毒變異得太快，比如每年的流感病毒都不一樣。這就是為什么病毒感染一般都“無藥可治”的原因。殺滅病毒的主力，永遠(yuǎn)都是細(xì)胞免疫系統(tǒng)。我們?nèi)祟愔委煵《靖腥镜氖侄?，主要是支持人體戰(zhàn)勝病毒。

病毒變異這么快，不是因為它們危機感和創(chuàng)新意識強，而是因為它們基數(shù)太大、復(fù)制太快。一顆B型流感病毒，只要成功侵入人體的一個細(xì)胞，就能3D打印5000個副本。搞死這個細(xì)胞后，5000個病毒副本又會感染新的細(xì)胞——這個速度，從這顆病毒剛剛接觸細(xì)胞壁時算起，大概一天可以感染50萬個細(xì)胞。損失這50萬個細(xì)胞，對你來講不算事兒，所以你連咳嗽都還沒開始呢。

但是病毒制造數(shù)已經(jīng)達(dá)到了50萬×5000=25億。就算DNA復(fù)制的錯誤率只有億分之一，這批副本也會有25個錯誤。幸虧這些錯誤，對基因領(lǐng)主來講，絕大多數(shù)是不好的，或者無關(guān)緊要的。也就是說，出錯的副本，要么沒啥變化，要么多數(shù)是殘次品。但，還是由于基數(shù)太龐大了，所以總有些錯誤誤打誤撞，會弄出某個新的攻克細(xì)胞的功能，從而被遺傳了下來——技術(shù)積累，聚沙成塔。這就是病毒快速變異、迭代，欺騙手法看起來越來越刁鉆、機智的原因。

病毒在變異中，不只騙術(shù)升級，還會分化成不同的兵種。最簡單的，有的只感染植物，有的只感染動物。兵種不同，裝備也不同。比如剛才那個噬菌體，它的主要結(jié)構(gòu)就是一條DNA，裝在一個蛋白質(zhì)外殼里。還有的病毒，蛋白質(zhì)外殼里裝的不是DNA，而是RNA。DNA和RNA都是遺傳信息，也就是生命工廠運行程序，至于區(qū)別：DNA相當(dāng)于完整的軟件，是脫氧核糖核酸。DNA病毒要侵入細(xì)胞核，取代細(xì)胞的DNA，來調(diào)動整個細(xì)胞城，為己所用。而RNA是從DNA上轉(zhuǎn)錄的片段，相當(dāng)于軟件中的組件，是核糖核酸。RNA病毒不用取代細(xì)胞DNA，它只要進(jìn)入細(xì)胞，就能指揮蛋白質(zhì)機器，來打造自己的副本。當(dāng)年名噪一時的冠狀病毒SARS，就是最大的一種RNA病毒。這次來勢洶洶的新型冠狀病毒，和SARS有一定親緣關(guān)系。

正兒八經(jīng)的病毒，一般都是這兩種，蛋白質(zhì)殼里，包著組裝自己的指令：要么是DNA.exe，要么是RNA.exe。但是，生物界永遠(yuǎn)不會有那么明確的邊界。有一種更簡陋的病毒，叫類病毒，這玩意兒連蛋白質(zhì)外殼都沒有，只是一個環(huán)狀的RNA鏈，它能讓植物細(xì)胞拷貝自己。還有一種更奇葩的病毒，叫朊病毒。這家伙居然沒有DNA，也沒有RNA。也就是說，沒有任何遺傳信息。它只是一小團(tuán)蛋白質(zhì)，就可以入侵動物細(xì)胞，復(fù)制自己。那它拿什么指揮細(xì)胞機器，復(fù)制自己呢？答案居然是：目前還不知道！

對人類來講，微生物世界，我們可能只是掀開了大幕的一角。即使如此，人類掌握的病毒知識還是非常豐富的，一篇短文無法言及萬一。

摘自《地球故事系列》