2020年伊始,一场突如其来的新冠肺炎来袭,当人们备受其困扰时,很多人不免发问:病毒究竟是什么? 　　的确,在大自然演化所产生的所有物种当中,病毒无疑是最难以捉摸的物种,与其他物种都能够在生命的演化之树上找到自己大致位置不同,病毒奇怪的生活方式让我们难以将其置于演化之树的任何地方。这种神奇而致命的物种究竟从何而来?最新的科学发现又给了我们什么样的启示呢? 　　齐鲁晚报·齐鲁壹点 记者　王昱　　　　　　　　　　　 　　徘徊在生死之间 的“类生物” 　　想要说清楚病毒起源的原委,我们必须先说说它独特的生存方式。 　　病毒是生命吗?这个听起来似乎很简单的问题实际上是生物学中一个极具争议的大问题。 　　对于寄生在其他生物体内的寄生虫,我们都再熟悉不过,而我们可以将病毒想象成为一种细胞层面的“寄生虫”。 　　目前已知的所有细胞生物都是以DNA为主要遗传物质的。细胞想要获取DNA中的编码信息需要借助邮差,也就是信使RNA(mRNA)。它们专门负责把转录下来的信息送出细胞核,再传达给转运RNA(tRNA),最后在核糖体等细胞器内合成加工出蛋白质。 　　而病毒的组成极度简化,没有细胞结构,更别提复杂的蛋白质合成系统。它们基本上只有一层蛋白质衣壳,包裹着遗传物质(DNA或RNA),在没有遇到合适的宿主细胞时,病毒完全就是个死物,毫无生命特征。但一旦合适的宿主细胞出现,它就能盗用宿主细胞的生产工具来复制自己。更有甚者,病毒会直接潜入宿主细胞的基因组中当起“间谍”。 　　以此次“作妖”的新型冠状病毒为例,它是一种单股正链RNA病毒,是已知基因组最大的RNA病毒之一,大约包含2.6-3.2万个碱基对。这类病毒通常会感染哺乳动物和鸟类,造成宿主呼吸道和肠道感染。在侵入细胞后,新型冠状病毒所带有的正链RNA会借助细胞内的核糖体直接指导合成其所需要的蛋白质外壳并完成RNA的自我复制,等到时机成熟,被感染的细胞就将死亡破裂,成千上万个新组装出的新型冠状病毒就会“破茧而出”,感染新的宿主。 　　总结起来说,所有病毒都是由遗传物质(DNA或RNA)和蛋白质构成的有机物,从这一点来看,它们似乎是具有生命特征的；但是,它们无法自行表现生命现象,必须依赖宿主细胞才能生长和复制,这一点又有违我们对生命的定义。 　　因此,目前在大多数生物分类中,生物的三大域(真细菌域、古菌域、真核生物域)中并没有包含病毒。病毒被更多地视为一种“类生物”。当真是“跳出三界外,不在五行中”。 　　远古生命? 叛逃的基因? 　　由于病毒无法留下化石证据,使得我们对其起源和演化的推断更多地来自于对病毒与宿主之间的DNA序列的研究和比较。由此科学家们提出了三种病毒起源的主流理论:逃逸假说、退化假说和先于细胞起源假说。 　　在这三种假说当中,最有意思的当数先于细胞起源假说,该假说认为,别看眼下的病毒都是营寄生的,但病毒却是先于细胞出现的。在距今约40亿年前的远古海洋当中,在某些机缘巧合之下,海水中产生了史上第一批有机大分子,从而点燃了生命的星星之火。慢慢地,有一些大分子,比如说RNA、DNA以及蛋白质开始或独立或彼此协作地复制自身,这个阶段可以称为“分子生命”。然而在一片祥和的分子生命中却产生了一个异类,那就是包括现存所有细胞生物的最近共同祖先“露卡”(LUCA)在内的一些分子生命,它们发展出了细胞。拥有膜结构的细胞可以更好地保护其中娇弱的RNA和蛋白质等核心大分子,极大增强了这些生物的适应力,从而占据了演化优势地位。 　　然而,像病毒这样的古老生命却也找到了自己独特的生存路径——就是钻进细胞生物的体内,营寄生生活。 　　在这种假说的理论中,病毒其实才是地球生命的原住民,而我们的细胞生命其实是后来者,病毒与细胞的“相爱相杀”持续了数十亿年。 　　与之针锋相对的则是逃逸假说,该假说认为,病毒不是“原住民”而是“叛逃者”。最初可能就来自于细胞自身。 　　在细胞生物,包括我们人类的基因组里大量存在着一类“不安分”的“跳跃基因”,也叫转座子,它们能从原本的位置解离或者通过复制,转移到另一个基因位点,比如另一条染色体上。 　　逃逸假说则认为,病毒或许是“叛逃”的基因片段,比如转座子演化而来的,它们在某个契机下获得了蛋白质装备的加持,成功出逃,自此打开新世界的大门。 　　事实上,已有科学家证明某些转座子仍有被激活成病毒的潜能。但转座子和病毒在演化史上的出现究竟孰先孰后,仍未有明确结论。由此看来,先于细胞起源假说和逃逸假说可以被看做一个硬币的两面,争论的只是先有鸡还是先有蛋问题。 　　新理论病毒 来自“堕落细胞”? 　　当人们都觉得先于细胞起源假说和逃逸假说已经足够解释病毒的起源时,一种更新奇的理论近年来却日渐受到热捧:退化假说,病毒的祖先原本有着相对完整的细胞结构,也是自力更生的“好细胞”,后来在和其他细胞共生的过程中,逐渐“迷失自我”,开始丢失基因,最后完全依赖其他细胞的劳动,甚至变本加厉,疯狂掠夺。 　　这种说法听起来光怪陆离,但却随着最新发现一步步得到佐证。美国科学家近日在《自然》杂志撰文称,他们最近发现了一些巨型噬菌体,其中最大噬菌体的基因组拥有73.5万碱基对,这些复杂的噬菌体模糊了生命和非生命间的界限。 　　研究人员称,一般噬菌体拥有5万个碱基对,但他们发现了351种噬菌体拥有20万个碱基对,是普通噬菌体的4倍,其中一种噬菌体拥有73.5万个碱基对——相比较而言,人类基因组包含约30亿个碱基对。 　　这些“巨型噬菌体”的基因组比许多细菌(生命形式之一)的基因组都大得多,这种病毒的发现,在病毒和细胞的演化道路之间搭起了一座桥梁。也为病毒的起源提供了另一种可能,认为病毒本质上是堕落的生物。有些单细胞生物在长期寄生生活中,逐渐退化掉绝大部分细胞结构,最终成为细胞内的寄生虫。不断被发现的大型噬菌体,可能就是这些病毒开始退化时的最初形态。 　　那么,病毒究竟是远古种族的遗民,还是叛逃的基因,抑或是堕落的细胞呢?这三种假说都有合理之处,同时也存在着不能解释的问题。 　　也许,病毒的起源远比这一切假说都更加复杂,甚至未必有着唯一的来源,在数十亿年的生命演化史上,一切难以想象的偶然和巧合都有可能发生。也许三种演化方式共同造成病毒今天的模样。我们所能确知的是,病毒与细胞生命之间的战争,已经持续了数十亿年,在未来漫长的历程当中,还将一直持续下去。 　　就在近日,美国俄亥俄州立大学的一个研究团队,在青藏高原的冰核样本中发现了古老病毒存在的证据,在33种不同病毒的遗传信息中,科学家发现有28种病毒是全新的,人类未曾发现和描述过它们,这意味着它们可能已经在冰层中存在了数万年之久。科学家对此的研究论文已经发表在《bioRxiv》上。 　　冰川中封印着病毒已经是不争的事实。因此,全球变暖带来的冰川融化,实际上并不仅仅是让海平面上升那么简单,它可能会释放出曾经冰封下的古老病毒,这无疑会对人类和其他生物造成危害。