病毒星球

貢薩洛·洛佩茲·桑切斯

若將地球上所有的病毒排成一條線，那么這條線將長達一億光年。

地球上的生命，都被一種微小、無形又鮮為人知的生物控制著，那就是病毒。這種微生物的數量十分龐大，每1毫升海水中，就可能含有1.8億個病毒。這就意味著，如果你在游泳時不小心喝了一口海水，那你吞下的病毒數量幾乎能和歐洲人口總數一樣多。據科學家估算，地球上的病毒數量大約有千穰之多，也就是1后面跟著31個0，是宇宙中星體數量的百萬倍。

在過去20多年中，研究人員越來越清楚地認識到，病毒不僅是埃博拉和流感等疾病的誘因，它對生命體也有著重要的作用。病毒能調節微生物、植物和動物的種群增長，改變海洋中碳、氮和磷元素的循環，還可以是傳遞基因的載體，并成為人類大腦進化的關鍵。

病毒圈?

2015年，英屬哥倫比亞大學的生物學家柯蒂斯·索特爾提出了“病毒圈”的概念：病毒圈是指地球上全部有病毒存在并受其影響的地方的集合，也可指所有存在的病毒。這是一個重要的概念，因為它強調了病毒在全球生態系統中的作用。

美國著名生物學家愛德華·威爾遜曾說過，病毒基因的數量和多樣性，已超過了地球上所有其他生命形式的總和。據科學家估計，可能存在1億多種不同的病毒，而地球上的生物種類只有190萬種。

海洋中的病毒每天會殺死20%的海洋細菌。這種病毒活動每年能向食物鏈釋放數千億噸的碳。索特爾表示：“病毒是海洋生態循環的重要調節劑?！贝送?，由于病毒通常只攻擊特定的一種或幾種相似的生物，所以病毒決定了海洋生態系統中的生物組成。不僅是海洋，在森林、云層和我們的腸道里，也都如此。而且，科學家們對病毒的了解也只是一點皮毛。

病毒對進化的意義 |

中國疾控中心傳染病所的研究員張永振解釋道：“受現實條件制約，目前我們對于病毒的了解主要都來自致病因子，且僅限于那些可以在實驗室中培育出來的。因此，我們對病毒的理解是有局限的，也是相當分散的?！?/p>

張的團隊在低等脊椎動物中發現了新型病毒，并將研究成果發表在了《自然》雜志上。一般來說，這些動物并不是病毒學家優先研究的對象，他們對鳥類和人類這樣的哺乳動物會更感興趣。張的團隊另辟蹊徑，選擇了186種魚類、兩棲動物和爬行動物作為研究對象，并在其中發現了214種新型病毒。

這些動物的DNA中隱藏著大量病毒的痕跡，且有證據證明，這些病毒已和脊椎動物共同生活了數億年。張表示：“盡管我們發現脊椎動物的基因組中存在這些病毒，但還未證實它們會引起任何疾病。因此，我們應該重新考慮病毒的作用，不能僅將它們視為致病因素，而要意識到它們在生命的起源和進化中也發揮了重要作用?！?/p>

研究病毒在脊椎動物進化過程中產生的影響，首先需要明確兩個基本問題：病毒對脊椎動物的進化重要嗎？病毒能給脊椎動物帶來好處嗎？美國斯克里普斯研究所的進化生物學家克里斯蒂安·安德森表示，這兩個問題的答案都是肯定的。

科學家在倫敦格林威治大學實驗室中研究番茄黃化卷曲病毒。該病毒主要通過粉虱傳播，會導致番茄產量大幅下降。某些種類的病毒（如逆轉錄病毒、腺病毒和皰疹病毒）已被用于基因治療。

為了證明這一點，安德森舉出一個最具有代表性的例子——人類。比如，逆轉錄病毒（如AIDS病毒）可以將RNA轉化為DNA，并將其整合到人類的基因組中，再通過控制基因功能和改變染色體的方式來影響人類的進化。

此外，人也經常會感染上無害甚至是有益的病毒。安德森補充道：“幾乎每個人都感染過某種細環病毒，我們還不知道它們會對人體造成什么影響，但這種影響有可能是有益的?！崩?，丙型肝炎病毒在感染了埃博拉病毒或艾滋病毒的患者身上顯示出了積極作用，能夠提高他們的存活率。

大約20年前，科學家們發現真核生物（植物、動物和真菌）的DNA中有很多源自病毒的基因序列，且其在哺乳動物基因中的占比能達到一半以上。美國猶他大學的神經科學家詹森·謝普德發現，人類重要的神經元基因——圓弧基因中，也有很多基因序列源自病毒。

圓弧基因在哺乳動物的大腦中，對于鞏固記憶和連接神經元至關重要，也是影響思維能力和學習能力的關鍵。圓弧基因若發生突變，可能導致神經系統疾病。謝普德發現，大約在4億年前，圓弧基因可能在一次變異遠古病毒的感染中進化，并為哺乳動物的記憶形成鋪平了道路。

對此，謝普德說道：“雖然我們通常認為病毒的感染和爆發是一件壞事，但這些感染也為物種進化提供了新物質源，有助于形成新的進化物質和新的基因，并最終有益于生物體?！?h3>全球病毒項目

美國俄亥俄州立大學微生物學家馬修·沙利文，主要研究海洋中病毒和細菌的共進化，及其在地球生物循環中的作用。沙利文表示：“病毒這個我們通常認為的細胞殺手，事實上還有另一個作用，那就是將基因從一個宿主轉移到另一個宿主體內。問題是，我們不知道在這個過程中發生了什么。我們一直試圖了解病毒對土壤、海洋和人類的影響，但多年來，我們只是簡單地將它們視為一個個分散的點，直到最近開始為這些點命名和分配基因組，才慢慢了解到它們是誰。”

由于沒有任何共享基因，為病毒分類成了研究中的一大挑戰。而且，據估計，目前在海洋中發現的病毒種類可能還不到其實際總量的1%。

除了識別病毒，沙利文和同事還在研究如何量化病毒的活性，這需要利用生物信息學和統計學知識。正如沙利文所說，想知道一只獅子有多厲害，就要先知道它吃了多少獵物。

西班牙的“保護勞動者免受生物傷害”法律條款中，所有處于最高危險等級的生物都是病毒，例如埃博拉病毒、胡寧病毒、馬秋波病毒和亨德拉病毒。

病毒實驗室里的分子生物學家將牡蠣放入高壓儀器分析其中存在的病毒。

此外，還有一個雄心勃勃的科學計劃“全球病毒項目”。這是一項全球性的合作研究，在未來十年中，它將通過研究病毒的生態學和多樣性，更好地了解流行疾病，檢測、診斷和發現病毒，其研究重點是動物身上攜帶的能感染人類的病毒。

病毒無處不在

有科學家在山區發現了海洋中的細菌和病毒，它們是如何到達那里的？研究人員發現，大量病毒在我們頭頂上方3000多米處的大氣層中流動。在西班牙內華達山脈高處平臺的研究點，研究人員發現每天每平方米的土地上最多可沉積7億個病毒。來自西班牙格拉納達大學的微生物學家伊莎貝爾·雷切解釋說：“這是北半球自由對流層塵埃帶中的普遍現象，細菌和病毒主要通過降雨和撒哈拉沙塵侵襲而沉積在地面上?！?/p>

雷切花費了數年時間，研究細菌附著在土壤中的礦物質顆粒、空氣中的塵埃、海洋中的有機介質以及氣溶膠上的方式。她發現病毒也在以同樣的方式移動，而且由于比細菌小很多，它們可以毫不費力地傳播到數千公里之外。在亞馬遜河、阿爾卑斯山和比利牛斯山，研究人員都發現了一種來自撒哈拉沙漠的活菌。為此，他們懷疑灰塵和有機介質可以保護細菌免受紫外線這種天然殺菌劑的傷害。

Cafeteria roenbergensis病毒是目前已知的最大、最復雜的病毒之一，它攜帶70多萬個DNA堿基對，能感染海洋中大部分浮游生物及其掠食者。

不僅如此，研究人員還發現，連云層中都有細菌和病毒的身影。此前，人們一直認為，由于距離地面較遠、溫度較低，云層不適合細菌大量生存。但新的發現顯示，細菌和病毒可以在氣溫接近零度，且有紫外線輻射和營養元素匱乏的環境下存活。同時，大氣學家還表示，云層中的這些微生物會對全球氣候產生極大的影響。

總之，病毒不僅存在于生命體中，還棲息在云層和大氣層中。我們走到哪里，病毒就在哪里，它們無處不在，只是我們看不見而已。

[編譯自西班牙《真有趣》]

編輯：馬果娜