病毒

足迹

我们把物质分为无机物和有机物，无机物是指土石、矿产、水等结构相对简单，通常不含碳元素（C）的分子，即使有，也是简单的碳化合物；有机物则是以碳元素为骨架（碳基），通过连接氢、氧、氮等原子形成的复杂分子，如蛋白质、核酸等。地球早期只有无机物，在雷电、火山爆发、地震等自然能量作用下，才逐步合成了有机物，再经过漫长的数十亿年的演化，最终诞生了原始细胞以及微生物。

微生物包括细菌、真菌、病毒，但病毒没有完整的细胞结构，仅由一段遗传物质（DNA或RNA）和包裹它的蛋白质外壳组成，体积微小，长度在300纳米以内，不到细菌的百分之一。还有，细菌和真菌能独立进行新陈代谢和繁殖，而病毒不行，必须侵入宿主细胞才能复制自身。所以，病毒比较另类。

人体内，病毒可以在血液中传播（如乙肝病毒、艾滋病毒），也可以定植于呼吸道黏膜（如流感病毒、新冠病毒），还可以潜伏在神经细胞内（如带状疱疹病毒、狂犬病毒）……几乎无处不在。人体是一个巨大的病毒栖息地，大约寄生380万亿个病毒颗粒，是体内细菌数量的10倍。

病毒怎么寄生和致病？首先，靠其表面的蛋白质找到宿主细胞表面的“门”（比如ACE2受体 ），然后贴上去，钻进去，把遗传物质放出来，这时候病毒已经完全霸占了细胞，用细胞的营养疯狂复制自己的核酸和蛋白质，最后在细胞内复制出成千上万的新病毒，又出去感染别的细胞……病毒就这样直接破坏宿主细胞结构，如肝炎病毒摧毁肝细胞，人乳头瘤病毒（HPV）和EB病毒会整合入宿人类主基因组诱发癌症，新冠肺炎重症可引发过度剧烈的免疫反应并导致器官损伤。目前科学家已发现超过5000种可感染人体并导致各种疾病的病毒。

自然界病毒通过动物、虫媒、环境等媒介入侵人类，最大风险在于病毒的变异性和跨物种传播能力，因此预防的关键是控制动物宿主、切断传播链，并通过疫苗和药物研发提升应对能力。科学家对抗病毒的威胁，有疫苗技术，通过模拟病毒感染训练免疫系统，如新型mRNA疫苗用于新冠疫情防控中；也有抗病毒药物，如奥司他韦通过精准抑制流感病毒的神经氨酸酶来阻断其释放和扩散；还有基因编辑技术，可直接切割病毒的DNA。每当我们研发出疫苗、攻克一种病毒，自然界中又有新的病毒悄然变异、伺机而动，所以人类与病毒之间是一场永不停歇的博弈，道高一尺，魔高一丈。

病毒也有对人体有益的一面，如肠道里专门感染细菌的噬菌体，它们参与调节肠道菌群的微妙平衡。经过改造的无害腺相关病毒（AAV）已成为递送治疗性基因的重要载体。我们塑造工具，然后工具塑造我们。

病毒可以人工合成，即利用化学原料来制造，如2002年首次在实验室利合成了具有感染性的脊髓灰质炎病毒，2010年复活了噬菌体φX174，2018年合成了马痘病毒（天花的近亲），不过有些合成涉及生物安全伦理，存在争议。全球顶尖病毒研究机构包括美国疾病控制与预防中心（CDC）病毒学部、中国科学院****研究所、法国马赛病毒学中心、德国罗伯特·科赫研究所，它们在这一领域都有技术突破，也通力合作，为疾病防控和人类健康做贡献。

病毒算不算是生命？传统对生命的定义是需要具备细胞结构、独立新陈代谢、自主繁殖等能力，病毒在宿主细胞外只是复杂的化学结晶，并不具备这些特征，但是病毒进入宿主细胞后便展现出生命最核心的特质：复制遗传信息、高速突变、不断进化。另外，巨型病毒的基因组居然包含多达900个基因，甚至超过某些细菌；人类基因组中约8%的序列来源于远古逆转录病毒。因此，国际病毒分类委员会于2022年正式设立独立的“病毒域”，这个与“细菌域”、“真核域”并列，标志着科学界承认了病毒在生命演化树中独特且不可替代的分支地位。终于，病毒迫使人类接受——生命不是“是/非”的二元状态，而是连续谱系上的动态过程，在宿主细胞外，病毒处于“潜生命态”，在宿主细胞内 病毒激活 “显生命态”。真是相生相克。

从无机的物质基础到有机分子的，从原始细胞到生命的出现，病毒这种游走于生命定义边缘的实体，展现自然界深邃的复杂性。道可道，非常道；名可名，非常名。