病毒星球

貢薩洛·洛佩茲·桑切斯

若將地球上所有的病毒排成一條線，那么這條線將長達一億光年。

地球上的生命，都被一種微小、無形又鮮為人知的生物控制著，那就是病毒。這種微生物的數(shù)量十分龐大，每1毫升海水中，就可能含有1.8億個病毒。這就意味著，如果你在游泳時不小心喝了一口海水，那你吞下的病毒數(shù)量幾乎能和歐洲人口總數(shù)一樣多。據(jù)科學(xué)家估算，地球上的病毒數(shù)量大約有千穰之多，也就是1后面跟著31個0，是宇宙中星體數(shù)量的百萬倍。

在過去20多年中，研究人員越來越清楚地認識到，病毒不僅是埃博拉和流感等疾病的誘因，它對生命體也有著重要的作用。病毒能調(diào)節(jié)微生物、植物和動物的種群增長，改變海洋中碳、氮和磷元素的循環(huán)，還可以是傳遞基因的載體，并成為人類大腦進化的關(guān)鍵。

病毒圈?

2015年，英屬哥倫比亞大學(xué)的生物學(xué)家柯蒂斯·索特爾提出了“病毒圈”的概念：病毒圈是指地球上全部有病毒存在并受其影響的地方的集合，也可指所有存在的病毒。這是一個重要的概念，因為它強調(diào)了病毒在全球生態(tài)系統(tǒng)中的作用。

美國著名生物學(xué)家愛德華·威爾遜曾說過，病毒基因的數(shù)量和多樣性，已超過了地球上所有其他生命形式的總和。據(jù)科學(xué)家估計，可能存在1億多種不同的病毒，而地球上的生物種類只有190萬種。

海洋中的病毒每天會殺死20%的海洋細菌。這種病毒活動每年能向食物鏈釋放數(shù)千億噸的碳。索特爾表示：“病毒是海洋生態(tài)循環(huán)的重要調(diào)節(jié)劑?！贝送?，由于病毒通常只攻擊特定的一種或幾種相似的生物，所以病毒決定了海洋生態(tài)系統(tǒng)中的生物組成。不僅是海洋，在森林、云層和我們的腸道里，也都如此。而且，科學(xué)家們對病毒的了解也只是一點皮毛。

病毒對進化的意義 |

中國疾控中心傳染病所的研究員張永振解釋道：“受現(xiàn)實條件制約，目前我們對于病毒的了解主要都來自致病因子，且僅限于那些可以在實驗室中培育出來的。因此，我們對病毒的理解是有局限的，也是相當(dāng)分散的?！?/p>

張的團隊在低等脊椎動物中發(fā)現(xiàn)了新型病毒，并將研究成果發(fā)表在了《自然》雜志上。一般來說，這些動物并不是病毒學(xué)家優(yōu)先研究的對象，他們對鳥類和人類這樣的哺乳動物會更感興趣。張的團隊另辟蹊徑，選擇了186種魚類、兩棲動物和爬行動物作為研究對象，并在其中發(fā)現(xiàn)了214種新型病毒。

這些動物的DNA中隱藏著大量病毒的痕跡，且有證據(jù)證明，這些病毒已和脊椎動物共同生活了數(shù)億年。張表示：“盡管我們發(fā)現(xiàn)脊椎動物的基因組中存在這些病毒，但還未證實它們會引起任何疾病。因此，我們應(yīng)該重新考慮病毒的作用，不能僅將它們視為致病因素，而要意識到它們在生命的起源和進化中也發(fā)揮了重要作用?！?/p>

研究病毒在脊椎動物進化過程中產(chǎn)生的影響，首先需要明確兩個基本問題：病毒對脊椎動物的進化重要嗎？病毒能給脊椎動物帶來好處嗎？美國斯克里普斯研究所的進化生物學(xué)家克里斯蒂安·安德森表示，這兩個問題的答案都是肯定的。

科學(xué)家在倫敦格林威治大學(xué)實驗室中研究番茄黃化卷曲病毒。該病毒主要通過粉虱傳播，會導(dǎo)致番茄產(chǎn)量大幅下降。某些種類的病毒（如逆轉(zhuǎn)錄病毒、腺病毒和皰疹病毒）已被用于基因治療。

為了證明這一點，安德森舉出一個最具有代表性的例子——人類。比如，逆轉(zhuǎn)錄病毒（如AIDS病毒）可以將RNA轉(zhuǎn)化為DNA，并將其整合到人類的基因組中，再通過控制基因功能和改變?nèi)旧w的方式來影響人類的進化。

此外，人也經(jīng)常會感染上無害甚至是有益的病毒。安德森補充道：“幾乎每個人都感染過某種細環(huán)病毒，我們還不知道它們會對人體造成什么影響，但這種影響有可能是有益的?！崩纾透窝撞《驹诟腥玖税２├《净虬滩《镜幕颊呱砩巷@示出了積極作用，能夠提高他們的存活率。

大約20年前，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)真核生物（植物、動物和真菌）的DNA中有很多源自病毒的基因序列，且其在哺乳動物基因中的占比能達到一半以上。美國猶他大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家詹森·謝普德發(fā)現(xiàn)，人類重要的神經(jīng)元基因——圓弧基因中，也有很多基因序列源自病毒。

圓弧基因在哺乳動物的大腦中，對于鞏固記憶和連接神經(jīng)元至關(guān)重要，也是影響思維能力和學(xué)習(xí)能力的關(guān)鍵。圓弧基因若發(fā)生突變，可能導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)疾病。謝普德發(fā)現(xiàn)，大約在4億年前，圓弧基因可能在一次變異遠古病毒的感染中進化，并為哺乳動物的記憶形成鋪平了道路。

對此，謝普德說道：“雖然我們通常認為病毒的感染和爆發(fā)是一件壞事，但這些感染也為物種進化提供了新物質(zhì)源，有助于形成新的進化物質(zhì)和新的基因，并最終有益于生物體。”

全球病毒項目

美國俄亥俄州立大學(xué)微生物學(xué)家馬修·沙利文，主要研究海洋中病毒和細菌的共進化，及其在地球生物循環(huán)中的作用。沙利文表示：“病毒這個我們通常認為的細胞殺手，事實上還有另一個作用，那就是將基因從一個宿主轉(zhuǎn)移到另一個宿主體內(nèi)。問題是，我們不知道在這個過程中發(fā)生了什么。我們一直試圖了解病毒對土壤、海洋和人類的影響，但多年來，我們只是簡單地將它們視為一個個分散的點，直到最近開始為這些點命名和分配基因組，才慢慢了解到它們是誰?！?/p>

由于沒有任何共享基因，為病毒分類成了研究中的一大挑戰(zhàn)。而且，據(jù)估計，目前在海洋中發(fā)現(xiàn)的病毒種類可能還不到其實際總量的1%。

除了識別病毒，沙利文和同事還在研究如何量化病毒的活性，這需要利用生物信息學(xué)和統(tǒng)計學(xué)知識。正如沙利文所說，想知道一只獅子有多厲害，就要先知道它吃了多少獵物。

西班牙的“保護勞動者免受生物傷害”法律條款中，所有處于最高危險等級的生物都是病毒，例如埃博拉病毒、胡寧病毒、馬秋波病毒和亨德拉病毒。

病毒實驗室里的分子生物學(xué)家將牡蠣放入高壓儀器分析其中存在的病毒。

此外，還有一個雄心勃勃的科學(xué)計劃“全球病毒項目”。這是一項全球性的合作研究，在未來十年中，它將通過研究病毒的生態(tài)學(xué)和多樣性，更好地了解流行疾病，檢測、診斷和發(fā)現(xiàn)病毒，其研究重點是動物身上攜帶的能感染人類的病毒。

病毒無處不在

有科學(xué)家在山區(qū)發(fā)現(xiàn)了海洋中的細菌和病毒，它們是如何到達那里的？研究人員發(fā)現(xiàn)，大量病毒在我們頭頂上方3000多米處的大氣層中流動。在西班牙內(nèi)華達山脈高處平臺的研究點，研究人員發(fā)現(xiàn)每天每平方米的土地上最多可沉積7億個病毒。來自西班牙格拉納達大學(xué)的微生物學(xué)家伊莎貝爾·雷切解釋說：“這是北半球自由對流層塵埃帶中的普遍現(xiàn)象，細菌和病毒主要通過降雨和撒哈拉沙塵侵襲而沉積在地面上?！?/p>

雷切花費了數(shù)年時間，研究細菌附著在土壤中的礦物質(zhì)顆粒、空氣中的塵埃、海洋中的有機介質(zhì)以及氣溶膠上的方式。她發(fā)現(xiàn)病毒也在以同樣的方式移動，而且由于比細菌小很多，它們可以毫不費力地傳播到數(shù)千公里之外。在亞馬遜河、阿爾卑斯山和比利牛斯山，研究人員都發(fā)現(xiàn)了一種來自撒哈拉沙漠的活菌。為此，他們懷疑灰塵和有機介質(zhì)可以保護細菌免受紫外線這種天然殺菌劑的傷害。

Cafeteria roenbergensis病毒是目前已知的最大、最復(fù)雜的病毒之一，它攜帶70多萬個DNA堿基對，能感染海洋中大部分浮游生物及其掠食者。

不僅如此，研究人員還發(fā)現(xiàn)，連云層中都有細菌和病毒的身影。此前，人們一直認為，由于距離地面較遠、溫度較低，云層不適合細菌大量生存。但新的發(fā)現(xiàn)顯示，細菌和病毒可以在氣溫接近零度，且有紫外線輻射和營養(yǎng)元素匱乏的環(huán)境下存活。同時，大氣學(xué)家還表示，云層中的這些微生物會對全球氣候產(chǎn)生極大的影響。

總之，病毒不僅存在于生命體中，還棲息在云層和大氣層中。我們走到哪里，病毒就在哪里，它們無處不在，只是我們看不見而已。

[編譯自西班牙《真有趣》]

編輯：馬果娜