與人類過招的病毒從哪來？遠古的復仇之魂、叛逃基因亦或是墮落的細胞生物？_風聞

來源：文匯報  2020-2-23

作者：唐騁（作者系中國科學院腦智卓越創新中心博士研究生）

日前，世界衞生組織（WHO）給新型冠狀病毒所致疾病確定下了正式名稱：COVID-19，而國際病毒分類委員會（ICTV）則宣佈新型冠狀病毒的正式名稱為“嚴重急性呼吸綜合徵冠狀病毒2型”（SARS-CoV-2）。

雖然對於這種未知病毒的命名還存在不少爭議，但已有研究紛紛把“破案”線索指向了野生動物。為何致命病毒總是來自野生動物？又是怎樣的進化邏輯讓病毒如此狡猾，擁有與人類相較量的智慧和力量？要回答這些問題，就得先了解病毒這種古老生命體的起源與演化。

▲1月22日分離的新型冠狀病毒武漢株（02）環境樣本 圖片來源：國家病原微生物資源庫

假説一

遠古分子生命的復仇之魂

病毒的故事或許還要從遠古説起。幾十億年前，在那個了無生機的地球上，某些機緣巧合之下，海水中產生了史上第一批有機大分子，從而點燃了生命的星星之火。

慢慢地，有些大分子，比如RNA、DNA和蛋白質，開始或獨立、或彼此協作地複製自身，這個階段可以稱為“分子生命”。然而，在一片祥和的分子生命中，它們發展出了一個改變生命法則的結構，那就是細胞——擁有膜結構的細胞可以更好地保護其中嬌弱的RNA和蛋白質等核心大分子，極大增強了這些生物的適應力。

有一種假説認為，病毒正是原始分子生命世界的遺民，它們在最後一刻創造出了寄生的生活方式，反過來利用了別人的細胞結構，宛如一羣遠古的復仇之魂，對於奪取它家園的族裔進行着永恆的抗爭。

這個假説一度十分盛行，畢竟病毒的構造是如此簡單，甚至簡陋，它們與細胞生命的差異又是如此巨大。比如，引起這次疫情的冠狀病毒，以及每年冬天都會來報到的流感病毒，它們的遺傳物質都是RNA，而不像細胞生物那樣利用DNA來承載自己的遺傳信息。

更實錘的證據來自於“擬病毒”，它就是一個RNA分子。擬病毒沒辦法直接感染細胞，但是它可以感染病毒。確切地説，擬病毒是在某些病毒感染細胞的時候，通過“搭便車”來順便複製自己、擴散自己，從而引發一些諸如人類丁型肝炎之類的疾病。

假説二

劫持細菌老闆的叛逃基因

在這個假説裏，基因為了讓自己流傳下去，什麼事情都做得出來。

細菌中廣泛存在一種名叫“質粒”的小片段環狀DNA，它們基本上就是一羣打工仔、臨時工，細菌隨時可以從環境中吸收它們為己所用，也能隨時趕走它們。

“我們不要一輩子打工！”於是，在漫長的演化中，有些質粒開始嘗試一件事：它們走上了“叛變”之路，反過來把它們的細菌老闆給“劫持”了，奪走細菌所有的營養來複制自身。隨着時間推移，它們中的一部分就演化成了病毒。

人類以及所有動植物的細胞跟細菌很不一樣，我們都屬於真核生物，細胞中並沒有細菌那樣的質粒。但在真核生物細胞裏，還是有那麼一些基因會蠢蠢欲動，它們不肯在染色體上好好待着，而是在細胞核裏的染色體上左右橫跳，跑來跑去。不過這幫調皮搗蛋的基因倒是有一個仙風道骨的名字——轉座子。

根據分子生物學檢測，很多轉座子都擁有與病毒非常相似的基因序列，兩者將自己整合進宿主細胞染色體的機制也高度相似。尤其是病毒樣逆轉錄轉座子，與某些病毒簡直一模一樣。唯一不同的，只是這些轉座子還不能像病毒一樣，在細胞之間遷移。

然而，病毒的身世到這裏依舊撲朔迷離，因為它們根本就不遵循一般生物的演化模式。

病毒感染的一般流程是：把自己的基因注入宿主細胞中，然後利用宿主細胞複製自己的基因，並且製造構建病毒顆粒所需的各種材料，最後操控細胞將病毒顆粒的各個零件連同病毒的基因一起包裝成新的病毒顆粒，釋放出去感染別的細胞。但在這個過程中，病毒每時每刻都在和各種生物交換基因。比如，病毒在指揮宿主細胞包裝病毒顆粒時，有時候會把一些宿主細胞的DNA一塊兒包進去，或者不小心在宿主細胞中留一點點自己的基因。

哺乳動物的基因中，ERVW-1基因可以阻止母體免疫系統攻擊胎兒，這就是某個病毒在一億多年前，不小心落在我們祖先細胞中的。病毒在跨物種傳播時，經常導致基因從一個物種轉移到另一個物種，這也成為大自然中“轉基因”的一條途徑。

正因為病毒的“轉基因”如此之頻繁，讓人不得不重新思考：病毒真是叛逃的基因嗎？還是那些轉座子其實是病毒偶然留在細胞中的基因“禮物”呢？

假説三

病毒或為沉淪的細胞生物

2003年，科學家發現了一種非常不講道理的病毒——“擬菌病毒”。這個病毒的體型達到了0.4至0.5微米，在顯微鏡下看，個頭和細菌差不多。引發此次疫情的冠狀病毒也被認為是比較大的一類病毒，但其體型還不到0.1微米。

2008年，科學家發現了第二種大病毒，將其命名為 “媽媽病毒”。此後，一種又一種“大病毒”開始接二連三地出現在人類視野中，2013年發現的“潘多拉病毒”更是把最大病毒的體型刷新到了1微米以上。

從此，病毒與某些單細胞生物的界限開始變得模糊。比如，擬菌病毒的結構與基因和一類叫做“古菌”的單細胞生物非常相似。唯一不同的是，擬菌病毒丟失了一部分自主完成細胞分裂的關鍵基因，所以不得不寄生在其它生物的細胞中，利用宿主細胞來生長繁殖。

於是，這就引發了病毒起源的第三種假説，認為病毒本質上是墮落的細胞生物——有些單細胞生物在長期寄生生活中，逐漸退化掉絕大部分細胞結構，最終變成了病毒這種“活死人”般的樣子。而像擬菌病毒這樣的生物，可能就是剛剛開始墮落的古菌。

進化推手

在生物演化史上烙下深印

那麼，病毒究竟應是遠古的復仇之魂，還是叛逃的基因，亦或是墮落的細胞生物呢？這三種假説都有合理之處，同時也都存在着不能解釋的問題。也許，病毒起源的故事遠比這一切假説都更加複雜，甚至它的起源也未必是唯一的。

這也給科學家的研究帶來了數不清的煩惱，因為很難將病毒像細胞生物那樣根據親緣關係來分類，所以大部分病毒還是以它們的形態和引發的症狀來粗糙歸類，比如説冠狀病毒就是因為在電子顯微鏡下看起來有很多凸起，樣子像皇冠一樣而得名。

儘管我們還沒弄明白病毒從何而來，但是病毒卻真真切切地在生物的演化中留下了深深的烙印。

病毒與生物之間的鬥爭，也一直是演化的最強推手之一。由於病毒無比強大的變異能力，我們可能無法預測下一個對我們有致命威脅的病毒會在何時何地出現。這最終逼得很多生物不得不採取一些獲得更多基因變異後代的手段。比如，有性生殖就可以讓一個生物的後代有着不同的基因組合，它所帶來的基因多樣性，儘可能保障了所有後代不至於被一種病毒“全殲”。

同時，病毒還打破了生殖隔離的壁障，讓基因得以在不同物種之間流動。所以，病毒雖不屬於生命演化之樹上的任何一個枝丫，但它們宛若圍繞在演化之樹上的流螢，在這棵樹上處處都留下它們的痕跡。