病毒也有“社交生活”

俞瀾

正因為病毒是集體行動的，所以它們也有“江湖”，也有社交。新冠大流行期間，全世界人民都在保持社交距離，而新冠病毒卻在此時加大了社交力度。

在我們的傳統認知里，總會認為單個病毒粒子遇到目標細胞并入侵后，就會執行它致命的基因程序——組建一支病毒克隆大軍，去對付下一個“受害者”。為了達到這個目的，病毒需要目標細胞的蛋白質和基因組生產設備，大量生產病毒組成部分的拷貝。這些病毒基因組和蛋白質被組裝成病毒粒子，一旦病毒粒子達到臨界質量，就會被噴出宿主細胞，宿主細胞在此過程中會被殺死。然后，病毒會開始下一個感染周期。

這種認識是正確的，但是被極大地簡化了。西班牙巴倫西亞大學的拉斐爾·圣胡安說：“病毒粒子傳統上被認為是病毒感染最小的單位。然而，單個病毒粒子往往不能引起生產性感染。”

事實上，病毒粒子通常“成群獵食”，可以與其他病毒一起感染細胞。研究這種相互作用的微生物學家認為，可以用描述動物、植物和細菌之間相互作用的概念來理解這種相互作用，從而形成新的病毒社會學領域。科學家在解釋這些相互作用的社會進化理論時，試圖將復雜的動物行為納入進化理論。

早期的病毒學家對病毒之間的相互作用也并非一無所知。例如，他們發現病毒在感染宿主的過程中，會發生重復感染排除現象：一旦一個細胞被某個病毒感染，通常會阻止其他病毒進入。大多數人不會想到用社會進化理論來解釋這些事情，因為被感染的細胞內形成的病毒都是原始入侵者的克隆體，因此幾乎沒有機會產生復雜的關系。

大約20年前，社會進化理論擴展到細菌領域。最近的發現表明，病毒也要服從這一規則。

美國加利福尼亞大學戴維斯分校的進化病毒學家塞繆爾·迪亞斯-穆尼奧斯說：“重復感染排除是一種根本性的社會特征。這是因為病毒必須進化出一種方法來對抗它周圍的其他病毒。”

除了將其他病毒拒之門外，病毒間的斗爭還有其他的選擇。例如，即使宿主被單一病毒感染，它最終也可能包含大量不同的病毒基因組。病毒的突變率非常高，它們基因密碼中的突變會以驚人的速度積累起來。因此，一個單一的宿主可以容納“同一”類型病毒的數千個不同變種，為病毒之間的競爭和合作進化創造充足的機會。

另一個關鍵發現是——病毒經常聚集在一起“捕獵”。它們形成各種各樣的“集體感染單位”，可以簡單地由相同病毒聚集而成，也可以由兩種或更多的不相關病毒組成。病毒在集體感染單位內相互作用，也可以同時感染同一細胞，再次為復雜的相互作用創造條件。這些同時感染現象是非常普遍的。

很多關于社會病毒學的早期研究都是用一類叫作噬菌體的病毒完成的。噬菌體曾被視為典型的“獨行殺手”，然而1999年，科學家卻發現一種名為phi6的噬菌體之間有互動行為。

相關研究發現，噬菌體會向它們所感染的細胞外發送分子信息。當病毒數量增加時，信號分子的水平就會增加。噬菌體會據此決定是暴發還是潛伏一段時間。這是噬菌體的群體感應，也是一種常見的合作策略。

研究焦點很快從噬菌體轉移到感染哺乳動物（包括人類）的病毒身上。2005年，科學家第一次發現病毒也會合作。英國牛津大學社會病毒學家阿舍·利克斯說，成群的突變體更善于傳遞它們的基因，所以這是進化選擇的結果。

有證據表明，包括麻疹病毒、流感病毒和乙型肝炎病毒在內的許多病毒，都存在合作行為。2016年，美國華盛頓大學的一個團隊發現，兩個病毒遺傳變異體同時感染同一細胞時效率更高，其中一種變異體能高效地進入細胞，另一種能高效地離開細胞。這兩種變異體在單獨行動時成功率都比較低，但當它們一起合作時，就會獲得更好的效果。進一步的研究表明，病毒還存在其他合作方式。突變體可能產生略有差異的病毒蛋白，其中一些在特定情況下更容易成功。雖然單個病毒不太可能獲得所有這些有益的突變，但這無關緊要——病毒蛋白質和基因組會在細胞內混合，成為“公共物品”。利用這個資源池，可能會組裝出一個完全適應的病毒，并將指令帶出宿主細胞。

更有研究發現，病毒還擁有進行終極社會屬性——利他主義。以丙型肝炎病毒為例，這種病毒建立了一支突變體“大軍”，其中一些突變體可吸引免疫系統的重點關注，而另一些突變體則不受注意。它們團結協作，在行動時就能無往不利。

觀察并掌握病毒的社交規律后，能否對疫苗、特效藥的研發起到促進作用呢？讓我們拭目以待！