病毒星球:病毒如何深度改造地球生命、人類文明

近幾天,看有人在網上留言,說要消滅所有的蝙蝠。

這還是找錯了原因。就算你消滅了蝙蝠,也不能消滅病毒;或者說,消滅了病毒,地球可能就不是適合人類生存的地球了。

就像我們的人生要學會與問題共存,人類也應該學會與病毒共存。

這個共存,需要系統思維,從地球大系統考慮問題。

這個共存,也需要敬畏,認識到人類只是地球系統一份子。

弱小和無知不是生存的障礙,傲慢才是。

病毒星球:病毒如何深度改造地球生命、人類文明

這是一個談病毒色變的冬春之交。

實際上,病毒與生命出現的時間幾乎一樣漫長。當地球上誕生第一個細胞的時候,病毒很有可能就已經存在了。

它與生命相糾纏,至今人們尚不能判定它算不算一種生物;在人類出現後,又與人類文明發生了很多不得不說的故事。

雖然病毒在這個地球上已經存在了很久,但其實直到一百多年前,我們才意識到病毒的存在。

所以,且讓我們慢下行走的腳步,簡單瞭解一下這個深刻改變了歷史進程的,讓人五味雜陳的小東西。


病毒星球:病毒如何深度改造地球生命、人類文明

卡爾.齊默的《病毒星球》

病毒在生物進化中的角色

我們都知道,生命的遺傳物質是DNA,也就是脫氧核糖核酸,它能夠自我複製,製造出一代又一代的生命。

病毒也有類似的構成,一些是DNA,一些是RNA(核糖核酸)。

從這個角度看,病毒好像是一種生物。

但是,它又不具備生物所有的特徵。

它不像生物那樣新陳代謝,而是四處飄蕩,尋找宿主,也就是可以寄生的地方。

這個寄生的地方,可不是我們通常認為的,像寄生蟲一樣找生物體。

寄生蟲只是找一個可以吸收營養的地方,自身會有一個新陳代謝過程。

病毒找的是生物細胞。在細胞裡,病毒的外殼會降解,攜帶的遺傳物質會篡改這個細胞的“指令”,讓細胞製造病毒所需要的蛋白質外殼,生產出更多的病毒遺傳物質。

計算機“病毒”之所以被命名“病毒”,就是因為這個過程太像了。

病毒在破壞掉一個細胞後,會蜂擁而出尋找更多的細胞,感染就出現了,而且是大面積的感染。

如果僅是這樣,那病毒算不上聰明,因為如果“宿主”死了,它也就滅亡了。

為了更好的繁衍下去,病毒會修改“宿主”的基因,比如把自己的一段DNA,添加到宿主的DNA上去。當然,也可能是宿主的基因對病毒進行了修改。

上個世紀60年代,人們發現在雞的遺傳物質中,存在著禽白血病病毒的DNA。說明雞的祖先曾經被這種病毒感染,但一些活了下來,病毒的DNA和雞的DNA結合到了一起,並且傳遞給了雞的下一代。

可以說,被病毒感染後,一部分生物因為病毒感染,會生病或者死亡;但也有相當一部分或者相當的概率,會出現這樣的基因改變。

如果這樣的事情,經過漫長時間的演化,會出現什麼情況?


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那就是在生物體內共存,成為生物基因的一部分。

現在人類基因總量的8%是病毒基因,大概有十萬種。此外,還有大量病毒DNA的碎片,也被整合進了我們的DNA中。

這麼大量的病毒,相當一部分沒有什麼作用;但也有一些很有用。

比如,大約一億年前,哺乳動物的祖先曾經被一種病毒感染,這種病毒的DNA會生產一種特定的蛋白質,幫助形成胎盤。如果沒有這種病毒帶來的DNA,就不會有胎生動物的誕生。

這就是進化。

生物利用病毒的DNA來幫助自己演化,失敗的生物死去了,而成功的生物開枝散葉,繁衍後代。

沒有多種多樣的病毒,也就沒有現在這樣豐富多彩的生命。

病毒怎樣影響了人類文明


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病毒對人類文明的影響,原因就在於病毒能殺人。

比如,天花病毒對人類歷史的影響。

清朝順治帝死於天花時,僅僅23歲。他的兒子玄燁(康熙)之所以能成為皇太子繼而登基,部分原因就是小時候感染過天花,而有了免疫力。

俄羅斯皇帝彼得二世、英國女王瑪麗二世都是因天花而死。

從1400年到1800年,僅在歐洲,每個世紀就有上億人死於天花。而這些人,有可能成為科學家、藝術家,但是這些無數的可能性,都因為天花病毒的肆虐而消失了。

大約在公元十世紀,中國出現了世界上第一種有效預防天花傳播的方法:“人痘”。也就是用針或者刀,在天花患者的傷口上蹭一下,再用這個粘上病毒的針或刀,在健康人皮膚的傷口上摩擦,進行接種。這種方法有2%的死亡率,但是相比感染天花病毒30%的致死率要強得多。

十八世紀,英國醫生愛德華•詹納才發明了牛痘接種,繼而引發了疫苗的醫學革命。1977年,天花被徹底消滅,只有少數天花病毒存放在高等級的生物研究實驗室中。


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天花病毒之所以能被消滅,因為它只感染人類,而不感染其他生物。

大部分病毒並非如此。更麻煩的是,病毒的遺傳物質並不穩定,經常會受到其他病毒遺傳物質的影響。

比如我們很熟悉的流感病毒,就經常變來變去。流感聽起來跟感冒很像,但是完全不是一回事。感冒是由鼻病毒引起的,往往過一週左右就會自己痊癒;而流感則是流感病毒引起的,它的危害大得多。就在1918年,流感大暴發,殺死了約五千萬到一億人。

流感病毒就會感染許多物種。2009年爆發的甲型H1N1流感,病毒的基因組中就混合了人流感、豬流感和禽流感的基因。

因為流感病毒的基因不穩定,所以得過流感的人也不會對流感終生免疫。也是由於這個原因,我們很難製造出通用的流感疫苗,也難以阻止一次次的流感襲擊。

每次病毒感染時,其實都是病毒對細胞發起了攻擊。病毒感染的目標是細胞,而且往往是特定的細胞。那麼,既然病毒感染細胞後能讓細胞死亡,是否也就意味著病毒可以用於消滅細菌呢?

的確如此。有一類病毒叫作“噬菌體,寄生對象是細菌。

噬菌體的樣子像一艘火箭,身材細長,有幾隻腳和一個大腦袋,腦袋裡面裝著遺傳物質。它會像注射器一樣,將自身的遺傳物質注射到病菌裡,大量複製然後破殼而出,殺死細菌。


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在第一次世界大戰期間,就有人嘗試使用噬菌體來治療痢疾;在幾年後,還有人用噬菌體成功治療了腺鼠疫患者。

隨著以青黴素為代表的抗生素的發明和推廣,使用噬菌體這種病毒來治療疾病的做法就很少見了。

但是,隨著越來越多抗生素的出現和使用,擁有抗藥性的細菌也開始出現。

比如,有的金黃色葡萄球菌已經能對抗今天所有抗生素;燒傷病人傷口上常見的綠膿桿菌,也有了能抗許多抗生素的種類。

當抗生素在面對細菌失去作用時,噬菌體也就有了用武之地。

上世紀50年代,我國的醫生曾經用噬菌體,治療了一位嚴重燒傷病人身上的細菌感染。

近年來,隨著超級抗藥病菌的出現,噬菌體的研究進一步發展起來,已經有研究者開發出了帶有多種噬菌體的敷料,蓋在傷口上可以殺滅常見的六種細菌力。

可以說,人類文明從來沒有缺少病毒的參與。天花、黑死病是人類不願回顧的歷史;而人類與病毒的對抗,也構成了一種文明記憶。

病毒維持了地球的生態平衡


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從外太空到海底,從封閉了百萬年的水晶洞到最乾旱的沙漠,到處都能找到病毒。

病毒最多的地方,不是人類世界,而是海洋。

在一升海水裡,大概有一千億個病毒;而全球的海洋中,可能有10^31個病毒顆粒。如果把這些病毒一個個排成隊,能延伸到四千兩百光年之外。

海洋病毒雖然多,但完全不用擔心在海里游泳的安全,因為能感染人或其他多細胞海洋生物的並不多。絕大多數海洋病毒的寄主,都是病菌和其他單細胞生物,例如微小的藻類。

而以藻類為代表的海洋微生物與病毒之間的鬥爭,甚至會影響整個地球的大氣層。

海洋中的藻類和能產生光合作用的細菌,提供了地球上大約一半的氧氣,其他代謝產物還參與了雲的形成。除此之外,這些微小的單細胞生物還會影響大氣中二氧化碳的含量,繼而影響地球的溫度和海底礦物的形成。

是海洋病毒和單細胞生物之間的平衡,導致了今天地球的氣候環境,影響了大氣成分。而在病毒的基因交換過程中,也促進了海洋中生物的演化。

海洋中的藻類之所以能夠通過光合作用放出氧氣,和吸收了病毒的DNA有很大關係。


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海洋聚球藻是一種在海洋中含量非常豐富的細菌,地球上大概有1/4的光合作用,都是這種細菌來完成的。

科學家分析了這種藻類的DNA,發現其中一種重要蛋白質的編碼基因,正是來自病毒。粗略估計一下,病毒的基因帶來的氧氣,大約佔地球氧氣含量的1/10。

在海洋裡,病毒和其他生物混合基因的情況非常常見。

早在數十億年前,以病毒作為載體,生物的基因就在物種間轉來轉去。

沒有病毒,就不會有今天的地球,也就不會有今天我們所能見到的各種生物。

一點感慨


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近幾天,看有人在網上留言,說要消滅所有的蝙蝠。

這還是找錯了原因。就算你消滅了蝙蝠,也不能消滅病毒;或者說,消滅了病毒,地球可能就不是適合人類生存的地球了。

就像我們的人生要學會與問題共存,人類也應該學會與病毒共存。

這個共存,需要系統思維,從地球大系統考慮問題。

這個共存,也需要敬畏,認識到人類只是地球系統一份子。

弱小和無知不是生存的障礙,傲慢才是。


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