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撰文 | 商 周

責編 | 陳曉雪

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病毒和宿主：兩個不同的生命世界

如果把世上的物種比作樹葉，按照它們之間的關係安排一棵樹上，那麼我們大致可以得到一棵這樣的 “進化樹”。

這棵進化樹有三個主要的枝椏：右邊那個枝椏是真核生物，左邊那個枝椏是各種細菌，而位於中間的是古菌家族。細菌和古菌都是原核生物，但它們有著明顯的不同。具體地說，古菌是一種介於細菌和真核生物之間的生命，它兼有兩者的一些特點。

那麼病毒呢？病毒在進化樹上的哪個位置？

病毒不是完整的生命，它無法獨自繁殖，必須進入細胞並利用宿主細胞的資源才能繁衍後代。病毒既不是原核生物，更不屬於真核生物，所以從這個意義上來說，病毒在上面的進化樹上並沒有位置。

但因為病毒必需依靠宿主細胞才能生存，每一種生物（包括細菌、古菌、真核生物）都可能成為病毒的宿主。從這個意義上來說，病毒又在這棵進化樹上有自己的位置：它們藏在樹上的每一片樹葉裡。

換句話說，我們可以大致這樣理解病毒和宿主的關係：病毒的宿主（細菌、古菌、真核生物）組成了一個多姿多彩的生命世界，這個世界裡的生命都可以獨立繁衍；而各式各樣的病毒則組成了另外一個生命的世界，它們必須依賴宿主才能生存。

宿主和病毒兩個生命的世界可以做這樣一個比喻：宿主是有房一族，根據房子的形態可以把這個世界分成幾大類：窯洞、茅草房、樓房、別墅；而病毒沒有自己的房子，只能住在別人家裡。

病毒從哪裡來，又將去哪裡？

既然連獨自繁殖後代的能力都沒有，病毒又是如何進化出來的呢？

通過分析基因，我們可以找到很多生命的起源。比如人和猩猩有著共同生活在大約一千多萬年前的祖先。我們細胞裡有著自己的基因的線粒體，通過分析我們知道它們來源於遠古時期寄生在真核細胞裡的原核細胞。

但病毒的起源，通過分析基因的方法卻找不到一個確定的答案。一是因為病毒的基因變化太快，不利於我們去追溯它們的源頭；二是因為病毒的基因和宿主的基因不一樣，很難鑑定它們和宿主在進化上的關係。

所以，關於病毒的起源，到現在科學界也沒有給出一個確定的答案，只是有幾種可能的猜測 [1]。

第一種假設是先有了病毒。認為病毒比宿主先出現，因為它們的出現所需要的條件更為簡單。但這種假設有一個地方難以自圓其說：在沒有宿主的情況下，病毒如何能生存？

第二種假設認為病毒是由原本寄生在大細胞的裡的小細胞退化而成的。但這個假設也有解釋不通的地方，就是病毒和現有的一些寄生在細胞裡的東西完全不像。

第三種假設是說病毒可能本來是宿主的一部分。說它是從宿主細胞裡逃離出去的東西，有點像是 “人身上掉下去的一塊肉” 的意思。但這個通俗易懂的假設也遇到了麻煩，就是病毒和宿主細胞的成分差異太大，不太可能是宿主細胞身上掉下去的“一塊肉”。

上面三個關於病毒起源的經典假設獨有一定道理，但也各自存在重要的缺陷。所以近來一些病毒學家又提出了一些新的假設，包括 “病毒-宿主共同進化” 假設和 “嵌合起源假設”，雖然顯得更合理一些，但也同樣沒有得到一致的認可 [2]。

不過對百姓來說，病毒怎麼來的不重要，完全可以交給科學家慢慢去琢磨。福斯更加關心的是病毒的將來：它們會消失嗎？

相比於在病毒起源上的不確定，病毒的未來這個問題的答案非常清晰：病毒作為一個整體將永遠伴隨宿主細胞存在，雖然單個品種的病毒會不斷消亡。

病毒作為一個整體不會消亡，這個事實可能會讓人感到沮喪，因為這意味著我們還將面臨更多的病毒的威脅。繼大家熟悉的天花、狂犬病、乙肝、麻疹、艾滋病、豬流感、SARS、新冠肺炎之後，我們還將會迎來一系列新的病毒性傳染病。

病毒對宿主有用嗎？

面對這源源不斷的病毒性傳染病，有人可能會問：既然病毒必須要靠宿主細胞才能生存繁衍，為什麼還要讓人得病甚至死亡呢？宿主死了，那它們不也完蛋了嗎，這樣的進化沒有道理啊？

這是一個好問題，當把生物學問題上升到進化層面，不僅容易從本質上去思考，而且能夠幫助尋找到問題的真正答案。

的確，病毒給我們帶來了一系列的疾病，而且病毒需要依靠宿主才能生存。所以，作為一個合理的進化結果。病毒應該和它們的宿主和平共處，至少對宿主無害，最好對宿主有益才好。

事實的真相是：大多數病毒的確對宿主無害、甚至有益，只有少數的病毒才會讓宿主得病 [3]。

這個事實可能會讓讀者吃驚，因為大家耳熟能詳的病毒都是那些臭名昭著的傢伙：天花病毒、艾滋病毒、SARS病毒……。

之所以病毒會給人以 “壞蛋” 的印象，是因為只有能讓我們得病的病毒才會引起我們的注意，科學家研究病毒的時候，也大多數集中到了那些致病的病毒身上。

如果把病毒按照它們和宿主的關係來分類，大致可以分成下面三類。

第一類是對宿主有害。這一類病毒大家都知道，就是讓我們得病的那些傢伙。

第二類是對宿主無害。舉個例子，在90%以上的人的口腔裡存在的羅斯洛韋病毒 （Roseoloviruses ) 就屬於這一種，這些病毒安靜地生活在人身上，一般不會讓人得病（極少數情況例外），病毒中大多數都屬於這種型別。

第三類是對宿主有利。一個例子是C亞型的GB病毒，它不僅不會讓我們得臨床症狀，反而能幫助我們抵抗其它病毒（比如艾滋病毒）的感染。

病毒對宿主有利還可以有另外一種更重要形式，就是不斷地把基因融合到宿主的基因組裡。就像上面提到過的，病毒的基因宿主一般沒有，而且病毒的基因變異很快，所以從病毒身上源源不斷地獲得基因對宿主的進化來說非常有用。就好像宿主需要建房，病毒能夠為之不斷地提供稀有的建材。

還是拿人來舉例子吧，我們的基因組上有大約8%的序列來源於病毒 [4]，這都是在漫長的進化過程中向病毒 “借” 來的。在這8%的序列所編碼的基因裡，最有名的例子就是合體素（syncytin）基因，它原本就是病毒的包膜（env）基因 [5]。不僅是人類，哺乳動物獨有合體素基因，而且也都是從病毒那裡借來的 [6]。合體素在胎盤的形成過程中起到了至關重要的作用，如果沒有這個從病毒那裡借來的基因，就不會有胎盤的形成，也因此就不會有哺乳動物的誕生。

人是哺乳動物，猴子猩猩、豬馬牛羊、老鼠兔子、海豚鯨魚全都是哺乳動物。這些動物能夠出現，都應該感謝病毒的 “慷慨”。

如果病毒會說話，它們可能會這麼對人類說：“哼，你們還有資格抱怨！”

依然有病毒會讓我們得病，怎麼辦？

雖然病毒對我們的確貢獻大於害處，但貢獻歸貢獻，害處歸害處，我們還是要問：“為什麼還是會不斷有病毒讓我們得病？”

我們再仔細看一下那些 “壞蛋” 病毒，也就是那些讓我們得病嚴重甚至死亡的傢伙：天花病毒、艾滋病毒、埃博拉病毒、SARS病毒、新冠肺炎病毒……

我們可以發現一個規律，大多數致病性的病毒都是剛從動物身上轉到人身上不久的新病毒。這並不是說從動物那裡轉移來的病毒都會讓人得病，而是其中容易讓人得病（尤其是致死）的病毒很快就被發現；致病性不強的病毒，被人類發現就會晚得多；至於那些不會讓人得病的病毒，發現得會更晚一些，甚至還沒有被發現。

在生命的進化樹上，人類這片樹葉出現得很晚，大概相當於一篇剛冒出不久的樹葉。所以，從某種意義上來說，感染人類病毒都是在不同時期從其它動物那裡轉移過來的。

那麼，當一種病毒從動物身上轉移到人的身上，將會發生什麼呢？

如果這些病毒對人無害或者有益，毫無疑問，它們可以和人類和平相處。這些病毒一般都在人體細胞裡處於潛伏狀態，人體的免疫系統一般不會對它們進行打擊，就像上面說的羅斯洛韋病毒和C亞型的GB病毒那樣。

如果這些病毒對人有害，也就是能讓人出現疾病，那就要分情況了。首先只要病毒對我們的身體有害，我們的免疫系統就要對它們開展圍剿。所以作為病毒，如果要繼續在人群裡繼續生存下去，它可能會有不同的策略。

當病毒鬥不過人類的免疫系統，那麼一些病毒的策略是在人的身體的某處潛伏起來，一個例子就是單純皰疹病毒，它們可以躲到免疫系統打擊不到的神經細胞裡去。還有一些病毒的策略是讓自己有較強的傳染力或變異力，這樣即使在個體裡被消滅，也依舊能在人群之間不停地傳染，這一類的代表是感冒病毒和流感病毒。

真正讓人感到麻煩的是那些有能力和人類免疫系統決一死戰的病毒，比如歷史上殺人無數的天花病毒、可以摧毀我們免疫系統的艾滋病毒、導致急性肺炎和近10%病死率的SARS病毒等。一開始，這些病毒會導致疫情，讓人得病和部分死亡。然後這些病毒會發生變異，人類對這種病毒的抵抗也會發生變化，從而開始病毒和人類的共同進化過程。

但這種共同進化的結果不好預料。可能像天花病毒一樣，在人群裡流傳了很長時間（幾千年，也有說是幾百年）後依然保持了很強的致病性，在人類歷史上造成大大小小的疫情，直到疫苗的出現才被消滅；也有可能像SARS病毒一樣，在人類的嚴加防控下歸隱山林；還有可能它們的毒性會隨著時間減弱，從而能夠和人類和平共存。

不僅這些病毒和人類共同進化的結果難以預料，而且我們也同樣很難阻擋病毒從動物向人類轉移的腳步。

病毒在不同宿主間的轉移，是病毒這個生命進化的一部分。它在過去發生了，現在也正在進行，而且還將繼續下去。作為人類，我們不僅不能阻止動物病毒向人類進軍，也不能預測這種進軍何時發生、以及是否會給人帶來瘟疫。

但我們大概知道病毒為什麼會轉移。

通常來說，病毒感染它們各自的宿主。一種病毒是否能夠在不同宿主間轉移，主要取決於三個因素：第一是兩個宿主的親近關係，一般來說關係越近可能性越大，也是因為這一點，人類的病毒大多是從同是哺乳類的那些動物那裡過來的；第二點是病毒自身的變異，當這些變異讓它們變得能夠在新的宿主細胞裡生存的時候，它們就做好了準備伺機而動；第三點是有一個合適的環境讓做好了準備的病毒能夠完成這這種轉移，不幸的是現代的人類社會為病毒的轉移提供了更好的環境，比如密集的人口、變化的氣候、還有人類對野生動物空間的侵犯和擠佔。

在上面三點裡，我們對前兩點無能為力。唯一能努力改變一些的，就是第三點。

通過改變一些環境因素去降低病毒向人類轉移的速度，比如不要讓那麼多的野生哺乳動物出現在農貿市場。

幸運的是，我們還可以去做的是從科學的角度去了解病毒，並做出相應的對策。比如對應一些變異得相對緩慢的病毒（比如一些DNA病毒，乙肝、天花病毒等），我們可以開發疫苗，疫苗的普及可以讓這些病毒消亡。對於那些變異較快的病毒（比如RNA病毒，艾滋病毒、SARS病毒等），開發疫苗的難度要大的多，因為它們的變化可能會讓疫苗無效；但我們依然可以去採用藥物去治療病毒性的疾病，比如採用抗病毒的藥物，還有調節免疫反應的藥物。

雖然從生物學上來看人類和其它物種並沒有高低，但智慧讓我們與眾不同。利用日益增多的科學知識，開發針對致病性病毒的藥物和疫苗，這就是人類抵抗這些病毒的保障。

參考文獻：

1.Nasir et al. Mobile Genetic Elements. 2 (5): 247–252.

2.Krupovic ey al. Nature Reviews Microbiology. 17 (7): 449–458.

3. Roossinck et al. Nat Rev Microbiol. 2011 Feb;9(2):99-108.

4. Lander et al. Nature (2001) 412:860–921.

5. Blond et al. J. Virol. 74:3321-3329.

6. Malik et al. PNAS February 14, 2012 109 (7) 2184-2185.

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