在1950年代的經(jīng)典電視喜劇《蜜月期》（The Honeymooners）中有這樣一段情節(jié),，布魯克林的公共汽車司機(jī)Ralph Kramden大聲地對妻子Alice說道：“知道吧，我明白你多么容易感染上病毒,。”半個世紀(jì)之前,，連Kramden家這樣的普通人都有一些病毒方面的知識—知道病毒是疾病的微型使者,。不過幾乎可以肯定，他們并不確切地理解什么是病毒,。不論在當(dāng)時還是現(xiàn)在,，像他們這樣的人還有很多。
在100年左右的時間里,，科學(xué)界對病毒定義的集體看法不斷發(fā)生改變,。病毒最早被認(rèn)為是毒藥，然后是生命的形式,，再后來是生化物質(zhì),，如今，病毒則被看成處于有生命和非生命之間交叉區(qū)域的存在物：它們自身不能復(fù)制,，但可以在真正的活細(xì)胞中復(fù)制,，而且能夠深刻影響宿主的生物習(xí)性。在現(xiàn)代生物科學(xué)時代的很長一段時期內(nèi),，病毒都被歸入非生命的一類,，這種分類法帶來了一種不曾預(yù)料到的后果：導(dǎo)致大多數(shù)研究者在進(jìn)化研究中都忽略了病毒。但是,，科學(xué)家終于開始意識到,，病毒是生命史中的重要參與者。
“病毒”概念的演變
為什么一直以來都很難對病毒進(jìn)行分類,，這一點(diǎn)不難理解,。每一次被置于顯微鏡下檢查時，它們的形態(tài)似乎都不一樣,。最早對病毒產(chǎn)生興趣是源自于它們與疾病的關(guān)系—“病毒”這個詞就來源于拉丁語的“毒藥”,。在19世紀(jì)晚期，研究者們認(rèn)識到,，某些疾病,，包括狂犬病和口蹄疫，都是由行為類似細(xì)菌,、但體積小得多的微粒引起的,。由于病毒本身具有確切無疑的生物性，能夠在受害者之間傳播并產(chǎn)生明顯的生物效應(yīng),，因此被看成所有活的,、具有基因的生命形式中最簡單的一種。
1935年之后,，病毒被降級成無生命的化學(xué)物質(zhì),，因?yàn)闇氐聽?middot;斯坦利（Wendell M. Stanley）及其同事在現(xiàn)在的紐約市洛克菲勒大學(xué)第一次結(jié)晶了一種病毒—煙草花葉病毒。他們發(fā)現(xiàn)，這種病毒由一系列復(fù)雜的生化物質(zhì)組成,，但是缺少實(shí)現(xiàn)生命的生化活動—新陳代謝功能—所必需的基本系統(tǒng),。由于這項(xiàng)工作，斯坦利在分享了1946年的諾貝爾獎—是化學(xué)獎,，而不是生理醫(yī)學(xué)獎,。
斯坦利和其他人的進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，病毒是由蛋白質(zhì)外殼包圍著的核酸（DNA或RNA）組成,，而且蛋白質(zhì)外殼也可以保護(hù)參與感染的病毒蛋白質(zhì),。按照這種描述，病毒似乎更像是化學(xué)物質(zhì),，而不是生物體,。但是，病毒進(jìn)入細(xì)胞（感染后被稱為宿主）之后,，絕對不是一種沒有活性的物質(zhì),。它會脫去外殼，暴露出基因,，引導(dǎo)細(xì)胞自身的復(fù)制體系復(fù)制入侵者的DNA或RNA,，并且根據(jù)病毒核酸的指令，制造更多的病毒蛋白質(zhì),。新制造的病毒片段組合起來,，接著，就出現(xiàn)了更多的病毒,，它們也可以繼續(xù)感染其它細(xì)胞,。
正是病毒的這些行為讓很多人相信，病毒處于化學(xué)物質(zhì)和生命體的邊界線上,。法國斯特拉斯堡大學(xué)的病毒學(xué)家Marc H. V. van Regenmortel和疾病預(yù)防控制中心的Brian W. J. Mahy最近提出了一種更具詩意的觀點(diǎn),，他們說，由于病毒要依賴宿主細(xì)胞,，所以它們過著“一種借來的生活”,。有意思的是，盡管生物學(xué)家長期以來都認(rèn)為病毒只是盛放化學(xué)物質(zhì)的盒子,，但是,，他們卻利用病毒在宿主細(xì)胞中的活動，確定核酸如何為蛋白質(zhì)編碼：事實(shí)上,，通過病毒獲得的信息為現(xiàn)代分子生物學(xué)打下了基礎(chǔ)。
分子生物學(xué)家繼續(xù)將細(xì)胞的大部分基本組分具體化,，如今,，他們已經(jīng)習(xí)慣于將核糖體、線粒體、細(xì)胞膜,、DNA和蛋白質(zhì)等細(xì)胞組分看成化學(xué)機(jī)器,，或者是該機(jī)器使用或制造出的材料。整天面對完成生命過程的多種復(fù)雜化學(xué)結(jié)構(gòu),，這也許就是大多數(shù)分子生物學(xué)家不愿花很多時間為病毒是否有生命而傷腦筋的原因,。對他們來說，在該問題上花心思就相當(dāng)于考慮那些亞細(xì)胞組分自身到底有沒有生命,。由于這種短視的觀點(diǎn),，他們只能認(rèn)識到病毒如何破壞細(xì)胞或引起疾病。至于病毒對地球生命史有何貢獻(xiàn)這樣一個更為概括性的問題,，很大程度上還沒有得到回答,，甚至無人問起。后面我會簡單地談?wù)勗搯栴},。
對細(xì)胞的困惑
“約一個世紀(jì)以來,，關(guān)于病毒是否是生物體這一問題的爭論擾亂了生物學(xué)家的注意力。這一爭執(zhí)很大程度上源于十九世紀(jì)下半葉的一項(xiàng)總結(jié)—細(xì)胞是構(gòu)成所有生命體的基本單位,。病毒比細(xì)胞更簡單,，所以按照邏輯，病毒就不是生命體,。這一觀點(diǎn)是用教條決定語義,，本末倒置，應(yīng)當(dāng)予以摒棄,。” —美國進(jìn)化生物學(xué)家Paul Ewald,，2000
對進(jìn)化的影響
關(guān)于病毒是否有生命的爭論自然而然地引出了另一個問題：思考病毒處于有生命還是非生命狀態(tài)是否僅僅是一種哲學(xué)練習(xí)，只是為活躍,、熱烈,、浮華的辯論作基礎(chǔ)，而幾乎沒有真正的意義,？在我看來,，這個問題很重要，因?yàn)榭创@個問題的方式將會影響科學(xué)家對進(jìn)化機(jī)制的看法,。
病毒自身有古老的進(jìn)化歷史,，可以追溯到細(xì)胞生命的起源。比如說,，有些病毒修補(bǔ)酶—用來切除并重新合成受損DNA,、修補(bǔ)氧化損壞等等[參見下面的框圖]—是專用于某些病毒的，可能數(shù)十億年來幾乎沒有發(fā)生過變化,。
然而,，大多數(shù)進(jìn)化生物學(xué)家堅(jiān)持認(rèn)為,，由于病毒沒有生命，所以在試圖理解進(jìn)化過程時,，不值得對其進(jìn)行嚴(yán)肅考慮,。他們還把病毒看作來自宿主的基因，不知什么原因脫離了宿主,，并獲得了蛋白質(zhì)外殼,。按照這個觀點(diǎn)，病毒是由出逃的宿主基因退化而成的寄生生物,。這樣,，就會把病毒排除在生命網(wǎng)絡(luò)之外，因無法了解它們對物種起源和維持生命所起的重要作用,。（事實(shí)上,，在2002年出版、篇幅達(dá)1 205頁的《進(jìn)化百科全書》[The Encyclopedia of Evolution]中,，只有4頁是說病毒的,。）
當(dāng)然，進(jìn)化生物學(xué)家并不否認(rèn)病毒在進(jìn)化過程中扮演了一定的角色,。但是,，這些研究者將病毒看作無生命的物體，因而將它們與氣候變化歸入了同一類,。這類外部影響會在具有由遺傳控制的不同遺傳特征的個體間進(jìn)行選擇,；面臨這些挑戰(zhàn)時，生存和生長能力最強(qiáng)的個體將會繼續(xù)成功地繁殖,，由此將自己的基因傳給后代,。
但是，病毒會直接與具有生命的生物體—也就是在生命網(wǎng)絡(luò)中—交換遺傳信息,。大多數(shù)已知的病毒能夠持久生存,、沒有害處，而且不會致病,，可能大多數(shù)醫(yī)生以及進(jìn)化生物學(xué)家都會為此感到吃驚,。病毒在細(xì)胞中生存，在那里,，它們可能很長時間都會處于休眠狀態(tài),，或者利用細(xì)胞的復(fù)制系統(tǒng)以緩慢而穩(wěn)定的速度繁殖。這些病毒利用許多巧妙的方法,，防止被宿主的免疫系統(tǒng)檢測到—基本上,，免疫過程中的每個步驟都可以被某個病毒中的各種基因調(diào)控。
此外,，病毒基因組（完整的DNA或RNA補(bǔ)體）可以永久地移植在宿主中,，為宿主后代加入病毒基因,，最終成為宿主物種的基因組中的關(guān)鍵部分。因此,，與僅僅在緩慢產(chǎn)生的內(nèi)部基因變化中進(jìn)行選擇的外部力量相比，病毒的影響絕對要快得多,，也直接得多,。病毒的數(shù)量巨大，再加上它們極快的繁殖和突變速度,，使它們成為這個世界上基因革新的最主要源泉：它們經(jīng)常會“發(fā)明”新的基因,。來自病毒的獨(dú)特基因會四處傳播，進(jìn)入其它生物體,，并且在進(jìn)化過程中發(fā)揮作用,。
國際人類基因組測序協(xié)作組發(fā)表的數(shù)據(jù)顯示，在細(xì)菌和人類基因組中出現(xiàn)的大約113至223個基因中,，其中有一些在得到充分研究,、處于進(jìn)化過程中這兩個極端之間的生物體中并不存在，例如釀酒酵母,、黑腹果蠅以及美麗線蟲等,。一些研究者認(rèn)為，這些出現(xiàn)在細(xì)菌之后,、脊椎動物之前的生物體在其進(jìn)化史的某一時刻丟失了上述基因,。還有人提出，這些基因乃是通過入侵的細(xì)菌,，直接轉(zhuǎn)移到人類世系中,。
我和俄勒岡衛(wèi)生與科學(xué)大學(xué)疫苗與基因療法研究所的同事Victor DeFilippis提出了第三種可能性：也許是病毒制造出基因，然后將它們移植到兩個不同的世系中—比如說,，細(xì)菌和脊椎動物,。明顯由細(xì)菌給予人類的基因，可能是最初源自于病毒,。
事實(shí)上,，我與澳大利亞悉尼市麥加里大學(xué)的Philip Bell都主張細(xì)胞核本身就源自病毒。細(xì)胞核的出現(xiàn)將包括人類在內(nèi)的真核生物（細(xì)胞中含有真正細(xì)胞核的生物體）與細(xì)菌等原核生物區(qū)分開來,，僅僅將這種過程解釋為原核細(xì)胞通過逐漸適應(yīng)環(huán)境然后進(jìn)化成為真核細(xì)胞,，這種說法并不能讓人滿意。一種更可能的情況是,，細(xì)胞核可能是從在原核生物中永久安家的大型DNA病毒進(jìn)化而來的,。基因組測序數(shù)據(jù)可以為該觀點(diǎn)提供支持,，數(shù)據(jù)顯示,，一種感染細(xì)菌的,、名為T4的病毒，其控制DNA聚合酶（復(fù)制DNA的酶）的基因與真核生物及感染它們的病毒體內(nèi)的其它DNA聚合酶密切相關(guān),。巴黎南大學(xué)的Patrick Forterre也分析了控制DNA復(fù)制的酶,，并得出結(jié)論，在真核生物中控制這些酶的基因可能來源于病毒,。
從單細(xì)胞生物到人類,，病毒感染地球上的所有的生命，常常因此而決定哪種生物會繼續(xù)生存下去,。但是,，病毒本身也在進(jìn)化。新的病毒,，如引起艾滋病的HIV-1病毒可能是研究者們親眼目睹其產(chǎn)生的唯一生物實(shí)體,，提供了一個實(shí)時的進(jìn)化實(shí)例。
病毒對生命很重要,。它們是生物界與生化界之間不斷變化的分界線,。隨著我們不斷揭示越來越多生物的基因組，病毒這一古老的動態(tài)基因庫所作的貢獻(xiàn)也會越來越明顯,。1959年,，諾貝爾獎獲得者薩爾瓦多·盧里亞（Salvador Luria）思索著病毒對進(jìn)化的影響。“我們可能沒有感覺到,，”他寫道,，“在病毒體內(nèi)，在它們與細(xì)胞基因組結(jié)合,，然后又再度出現(xiàn)的過程中,，也許可以發(fā)現(xiàn)在進(jìn)化期間創(chuàng)造出成功遺傳模式的裝備和過程。”不管我們是否把病毒看作生命體,，如今應(yīng)該是時候恢復(fù)其本原面貌了—即承認(rèn)它們在生命網(wǎng)絡(luò)中的地位并研究它們,。
