不同種類的病毒。設計/Wednesday010101，素材來源/圖蟲·創意
病毒在某種意義上的確是致命的，但它又讓整個世界充滿了生命力
新型冠狀病毒（COVID-19）已經肆虐兩個多月了，現在還沒有對抗它的特效藥和疫苗。隨著疫情繼續在世界範圍內蔓延，對抗病毒已經成為了一場全球性的防疫戰爭。
這並不是人類第一次遭遇冠狀病毒引發的疫情，但對抗冠狀病毒比我們想象中的要更加困難，從SARS到MERS，歷經數十年的嘗試，冠狀病毒仍然是一個非常強大的敵人。
和病毒的鬥爭還在繼續，我便試著去了解一下這些個煩人的傢伙，卻發現，大部分病毒都遠遠沒有我們想象中那麼邪惡……
守護世界和平的噬菌體
說到病毒，你可能會覺得它們帶來的只有疾病和死亡。
但就像細菌裡也有“益生菌”一樣，其實感染人類的病毒只是極少數。我們的身體內住著大量“好”的病毒，噬菌體。
你可能在中學課本里見過它，長得像艘飛船似的，噬菌體，顧名思義，就是細菌吞噬者。這是專門以細菌為寄主的一大類病毒，一旦接觸細菌，它們會把自己的 DNA 注入其中，把宿主微生物變成製造更多噬菌體的工廠，最後再殺死它們。
一種典型的噬菌體結構，瘦小的身體上長有一個“頭”，這便是它的蛋白外殼，裡面包裹著盤繞在一起的基因組；身體下面則是蜘蛛樣的“腳”，這是它用來吸附和識別寄主細胞表面相應受體的部位。設計/Wednesday010101，素材來源/圖蟲·創意
據統計，平均每個人身上都有數百萬億個噬菌體。它們最喜歡住在黏液裡，比如口腔和腸道，因為噬菌體的蛋白質外殼能結合黏液的重要成分——粘蛋白（mucins）。
噬菌體把守在身體各個部位，當細菌試圖入侵我們的身體時，便給予它們致命一擊。而且噬菌體具有高度靶向性，只殺死特定的幾種細菌，並不會攻擊人體細胞。生物學家羅威爾甚至認為，噬菌體是人類最原始的免疫系統。
與之相比，抗生素的靶向性則較差，往往會不分青紅皂白地殺死體內的益生菌群，生物學家亨德里克森（Heather Hendrickson）說：“抗生素像是進入人體的核彈，而噬菌體則像是訓練有素的狙擊手，在精確射殺敵人的同時不會殃及友軍。 ”
濫用抗生素會讓細菌產生抗藥性，甚至會“進化”出超級細菌。雖然科學家們正竭力研發著新的抗生素，但一項新藥的研發從實驗室到上市，可能耗費超過十年的時間——在此期間，演化的強大力量會讓細菌產生新的抗性。
因此，科學家們把抗細菌感染的治療方向，又轉投向了高度靶向性又種類豐富的噬菌體，這便是如今正研究的噬菌體療法。
或許這正是回到了大自然裡古老的共生關係，人類、病毒和細菌之間那微妙的平衡。
就像登月探測器著陸在月球上一樣，噬菌體落在了宿主細菌表面上。接著，噬菌體會在細菌表面鑽個洞，把自己的DNA噴射到細菌的細胞裡。最終，再以致命的方式從宿主中釋放出來。設計/Wednesday010101，素材來源/VCG
恆河是印度人的聖河，他們習慣於把死者的遺體投入河水中，這成了細菌繁殖的溫床。果不其然，19世紀末，印度爆發了霍亂疫情。
一位叫厄內斯特·漢金（Ernest Hankin）的細菌學家前往調查，奇怪的是，跟其他水源被汙染爆發的嚴重疫情相比，在飄滿“浮屍”的恆河兩岸，新的疫情爆發後很快就會結束，而不是像野火一樣迅速蔓延開來。
當時人類還連病毒是什麼都不知道，漢金推斷，水中肯定有某種神秘物質，能在病菌氾濫前就將其殺滅。100年後，這個問題才有了答案。
人們曾普遍認為海里是幾乎沒有病毒的。直到上世紀80年代，利塔·普羅克特（Lita Proctor）用電子顯微鏡觀察海水樣本時，發現一個驚人的病毒世界，大量病毒在海水中自由漂浮著，另一些則埋伏在遭受感染的細菌體內。據這份樣本估算，每升海水中竟含有多達1000億個病毒顆粒。
比如上文提到的霍亂，是由一種能經水傳播的細菌——霍亂弧菌所致。海洋中存在著大量的霍亂弧菌，同時也有多種以它為宿主的宿主。當霍亂弧菌爆發並導致霍亂流行時，噬菌體也跟著大肆繁殖。病毒迅猛增殖，越來越快地殺死弧菌，直到超過了微生物繁殖的速度，細菌陣營就潰敗下來，霍亂的流行也因此平息。
制止霍亂爆發，對於海洋病毒來說只是小菜一碟。噬菌體在地球中無處不在，可以說哪裡有微生物出現，哪裡就會伴有噬菌體的存在，海洋中的噬菌體至少有1000種。
幾種噬菌體。設計/Wednesday010101，素材來源/VCG
在短短1秒鐘之內，它們能對各種微生物發起10萬億次進攻；每天，它們都能殺死海洋中15%～40%的細菌，而宿主細菌的死亡就意味著更多噬菌體被釋放出來。每升海水每天能產生多達1000億個新病毒，這些病毒馬上就會投入戰鬥，迅速感染新的宿主。
現在學界認為，海洋中大約存在著10^31個病毒顆粒，這個數字實在太大了，大到根本找不到一個例子來類比。海洋中，病毒的數量是其他所有海洋居民加起來總量的15倍，總重量則相當於7500萬頭藍鯨（整個地球上也只有不到1萬頭藍鯨）。
著名的海洋病毒學專家Suttle曾就這個龐大數量打了一個形象的比喻: “如果將海洋中的病毒挨個兒排成一排，那麼這個隊列的長度，將比地球附近60個星系的距離總和還要長。”
當然，在病毒的海洋裡游泳，並不等於死路一條。事實上，
海洋病毒中只有極小部分會感染人類，少量會感染魚類和其他海洋動物。
在顯微鏡下觀察海水時，你會看到一個令人驚訝的微生物世界。設計/Wednesday010101，素材來源/VCG
隨著研究越發深入，一個更巨大的病毒世界擺在了我們面前。
海洋裡有一種藍藻，叫海洋聚球藻，能完成全球四分之一的光合作用。光合作用中的重要一環，就是吸收光能，海洋聚球藻裡起作用的就是一種能捕捉光子的蛋白質。
有趣的是，這種蛋白的基因正來自於病毒，科學家們還在海里找到了這種攜帶光合作用基因的自由漂浮病毒。可以說，是這種病毒把基因“送”給了海洋聚球藻，後者才能進行光合作用。
據粗略估算，地球上10%的光合作用都由這種病毒基因產生。也就是說，你每呼吸十次，就有一口氧氣來自於病毒。
不止如此，病毒還參與了海洋中1/4的碳循環；影響著海洋系統中顆粒物分佈和沉降；通過促進二甲基硫生成，參與全球氣候的調控等。
病毒在地球上已存在了超過30億年，可以說，我們現在呼吸著的氧氣，所在的這顆星球的溫度，甚至適宜生命活動的整個地球環境，都離不開病毒。
是毒液，也是生命力
你可能覺得，病毒再怎麼“好”，也不過是一個入侵者。
病毒裡有一類叫逆轉錄病毒。一旦進入宿主細胞，便會將其遺傳物質插入宿主基因組中，並利用細胞中的物質和能力以及宿主DNA複製、轉錄和翻譯能力進行擴增繁殖。就在這個過程中，一些病毒基因被人類基因組“捕獲”了。
過去15年的研究表明，在構成人類DNA的30億對鹼基中，就有約8%來源於病毒殘留。用不太恰當的說法，可以說8%的我們都曾經是病毒。不過，這類DNA大多數都沒用，病毒基因往往會逐漸衰退並失效。
一種逆轉錄病毒的結構示意圖。設計/Wednesday010101，素材來源/圖蟲·創意
但在1999年，讓-呂克·布隆（Jean-Luc Blond）發現了一種名為HERV-W的人類內源性逆轉錄病毒。這種逆轉錄病毒中的一個基因能合成出一種名為
合胞素（syncytin）的蛋白質，這種蛋白質對病毒並沒什麼用，但對於它的人類宿主來說非常重要，合胞素會參與胎盤的發育——可以說，如果沒有這些病毒，我們甚至沒法出生。這樣的例子在自然界中還有很多。
比如，雌繭蜂會把卵產在活的毛毛蟲體內，讓孵出的小蜂寄生在毛毛蟲身上。雌蜂產卵時會給毛毛蟲注射一種病毒，以抑制它們的免疫系統，讓幼蟲能在毛毛蟲體內存活下去。
這種病毒名為繭蜂病毒，它的基因已經完全整合到了繭蜂的基因組中，並受後者調控。雌蜂在“製造”這種病毒時，會把用於攻擊毛毛蟲的基因裝載入病毒，而把用於繁殖或傳播的基因留在體內。
可以說，這是一種完全被繭蜂“馴化”了的病毒。科學家推斷，可能有一種古老的病毒，它的基因進入了繭蜂祖先的基因組，並永久地保留在那裡。二者相互融合，才進化出了現在的兩萬多種繭蜂。
許多生物都與病毒建立了聯繫，當聯盟對彼此都有益，這種形式便以驚人的速度傳播開來。
各種病毒。設計/Wednesday010101，素材來源/圖蟲·創意
這不只是一種簡單的共生，從演化的歷史來看，可以說是病毒大幅度提高了生命進化的速度。
打個比方，你出生時，分別從母親和父親那裡繼承了一半的基因，這便是你抽到的籤，這些繼承得到的DNA會伴隨一生。你無法得到我的基因，我也無法得到你的基因。想象有這麼一個世界，基因可以自由在其中流動，別人身上有一個很好基因，你便可以拿過來為自己所用。
自然界中的病毒就有這樣的功能，它讓基因從一個細胞轉移到另一個細胞，讓DNA流動了起來，使得本身特定的基因組擁有了更多可能性。
可以說，是病毒幫助我們完成了費時耗力的演化工作。與其只靠自己的基因組來逐代積累突變，當現成的、已經適應環境的微生物來幫助自己時，我們為什麼要拒絕呢？
在生物學分類裡，我們與病毒相隔千里，這種定義在研究時是有用的。但當我們去了解生命本身時，這些分界線或許反而變成了人為設置的障礙。病毒事實上成為了我們免疫系統的一部分，更是把基因嵌刻在了我們基因裡。
簡單的“我們”與“入侵者”之間的界限，其實早已模糊不清。
病毒（virus）這個詞來源於拉丁語，它本身就有兩個含義，致命的毒液，與能夠傳承生命的人的精液。
是的，
病毒在某種意義上的確是致命的，但它們又讓整個世界充滿了生命力。
不是病毒入侵了我們，而是我們入侵了病毒的領地
埃博拉病毒（1976）、艾滋病毒（1981）、亨德拉病毒（1994）、禽流感（1997）、西尼羅河病毒（1999）、SARS（2003）、H1N1豬流感（2009）、MERS（2012）、H7N9禽流感（2013），再到最近的新型冠狀病毒肺炎。
為什麼病毒好像越來越多了？
某種程度上來說確實沒錯，以最近正在困擾我們的冠狀病毒為例。1937年，人類從雞身上分離出第一種冠狀病毒。上世紀70年代，第二種人體致病冠狀病毒被發現，病毒分類學裡的“冠狀病毒科”誕生。那時，這種病毒還與人類無過多交集。
2012年開始爆發的MERS（中東呼吸綜合徵冠狀病毒）疫情。設計/Wednesday010101，素材來源/VCG
2003年，SARS的出現，我們才開始重視和研究這種病毒。2012年，中東地區發現了MERS（中東呼吸熱），它的致死率高得多，死亡率一度達到了53%。2019年12月，新冠肺炎爆發，第7種會感染人的冠狀病毒出現了。
果子狸帶來的SARS，駱駝傳播了MERS，遺憾的是，可以說這幾種冠狀病毒疫情的爆發，都是由人類自身的活動所引發的。這裡要再次強調，能感染人類的病毒只是極少數，地球上還有數百萬計的微生物不為人知。
以非洲森林為例，病毒只能寄生於某種細菌、動物、真菌、原生物或者植物，在活細胞中才能複製。它們受到生態系統關係的制約，不能大量繁殖，不能任意擴張自己的地盤。艾滋病病毒、埃博拉病毒、登革熱病毒、拉沙熱病毒……不過是其中非常微小的一部分，還有很多病毒及它所寄居的宿主生物尚未被發現。
一般來說，病毒只能寄居在某種動物或者植物身上，和宿主有著親密、古老而且（並不總是如此）共生的關係，也就是說，這是一種十分良性的依附關係。它們不能獨立生存，也不會引起大混亂。可能偶爾病毒會殺死幾隻猴子或鳥，但是這些屍體很快就被森林分解掉了，人類幾乎沒有注意到。
很久之前，我們的祖先一直使用著簡單的工具在地球上生存。但現在，地球上有70億人口，掌握著最新技術的人類，對資源的需求也在激增：砍伐森林、捕獵動物、開採礦物、化學汙染、海水富營養化、氣候變化……人類在開發地球，同時也導致自然生態系統以前所未有的速度解體。
就像拆除房子時，揚起的灰塵會四處飛散一樣。當樹木被砍伐、動物被屠宰之後，寄生的微生物失去了宿主，只能重新爭奪棲息之所，它們只有兩個選擇——找到新宿主，一個新的種類的宿主或許就此消亡。並不是它們特別要針對人類，而是因為人類太多了。
一些能感染人類的病毒，這在病毒家族中只是極少數一部分。設計/Wednesday010101，素材來源/圖蟲·創意
疾病歷史學家威廉·H·麥克尼爾（William H. McNeill）強調：“如果從飢餓的病毒或者細菌的角度來看這個世界，人類為它們提供了一個巨大的食物來源，人口高達幾十億。而在不久以前，人口數只有現在的一半。在25年或者27年的時間裡，
人口數翻了一番。這使得人類成為了所有有機體進化後理想的攻擊目標。”病毒其實非常微小，它實際上就是一個保護性的蛋白外殼包裹的一段RNA或DNA。這是一種非常簡單的生物，它一生只考慮3件事：複製、傳播和逃逸宿主。
因此，病毒只能通過“劫持”其他生命體來進行自我複製。病毒把自己的基因和蛋白質注入宿主細胞，把它變成幫自己複製的“代工廠”。一粒小小的病毒進入一個細胞，一天之內，就有可能產出上千個病毒。利用進化的力量，這些簡單的生物體可以在所感染的細胞內以寄生的形式複製，同時，也能在細胞外保持極強的生命力。
美國著名病毒學家約瑟夫·麥科明克在《第四級病毒》裡寫道：“在病毒的世界裡，人類才是入侵者。人類的活動侵犯了它們藏伏之地，迫使它們暴露了出來。人類並不適合於這些病毒的寄生，人不能供養病毒長期生存。相反，對於病毒，人是沒有出路的宿主，人死了，病毒也就與之俱亡。”
為了生存下來，病毒便需要考慮如何進行有效的感染。宿主細胞的表面必須有病毒能結合的受體，還有生物合成的機器，最好易於為病毒競爭性使用，以滿足病毒的複製。一個特定的病毒，通常只能感染人體細胞中的少數幾種。
病毒通常傾向於感染較大的器官，因為大器官有大量細胞，病毒可以直接或間接地殺死許多細胞，而不至於引起對機體的嚴重損傷。比如，呼吸道的面積大於一個網球場，因此有大量的細胞易於為病毒感染；肝臟則有大約1萬億個細胞，也成為病毒感染的絕佳目標。
感染呼吸道是許多病毒選擇的方向。設計/Wednesday010101，素材來源/VCG
我們每個人一生中都一定遇到的病毒，鼻病毒。這是大部分普通感冒的罪魁禍首，據估計，每個人都會用他生命裡的整整一年躺在床上和感冒搏鬥。
鼻病毒在我們體內感染的細胞並不多，也並不會對身體造成什麼實質性的傷害，那為什麼每次感冒都那麼難受呢？這隻能怪我們自己。遭到感染的細胞會釋放一種名為“細胞因子”的信號分子，把附近的免疫細胞都召喚過來。
就是這些免疫細胞讓我們的身體產生炎性反應，繼而讓嗓子產生一種刺癢的感覺，接著，感染的部位就會分泌大量的黏液。至今為止，還沒有對抗鼻病毒的有效藥物（往往我們所吃的“消炎藥”，比如阿莫西林，是用來殺滅細菌的廣譜抗生素，對病毒其實並沒有效）。
所以要想從感冒中康復，我們不僅得等免疫系統幫我們把體內的病毒全部幹掉，還得等免疫系統自己平靜下來 。這便是醫學上所說的“自限性疾病”，這次的新冠肺炎，也被認為是這一類型的疾病。
B細胞免疫反應。設計/Wednesday010101，素材來源/VCG
病毒本意並非只是引起疾病，它只是為了解決自己的生存。大多數宿主對病毒的防衛都不具有精確的靶向性。宿主抵抗病毒感染的武器，相當於用一把大刀殺蚊子，你當然能夠殺死蚊子，但留在地板上的大部分血跡卻是來自於你的身體 。
病毒還會“利用”人類的行為和疾病來進行傳播，比如人擤鼻涕的時候，病毒會藉機跑到手上，通過手再蹭到門把手和其他手碰過的地方。下次其他人碰到這些地方，病毒就會藉機沾上他們的手，再進入他們的身體——大多數時候也是借道鼻子。
T細胞免疫反應。設計/Wednesday010101，素材來源/圖蟲·創意
病毒想要感染人類，其實也是一個漫長的過程。那麼“新的病毒”是如何獲得感染人類對適應能力的呢？
變異。基因改變是個隨機的過程，更像是個看運氣的遊戲。如果機會足夠多，病毒就很可能達到目的——也就是說，變化的機會越多，成功的概率就越大。特別是基因由核糖核酸（RNA）構成的病毒更容易發生變異，變異的程度更高，速度更快。
而人類活動的大量增加，與大自然邊界對越來越模糊，對病毒來說，更是帶來了許多全新的機遇。
比如所有流感病毒都源自於鳥類。很多鳥類攜帶病毒，本身卻不得病。病毒想要從鳥類傳染到人類身上，其實也不簡單。禽流感病毒在鳥類體內繁衍所需的基因，和在人體中的基因並不完全相同，人比鳥類的體溫也要低。從鳥類跨越到人類的病毒，往往由於無法進行人際傳播而消停了。
攜帶流感病毒的鳥類身上，有1/4都同時攜帶著兩種甚至更多種病毒株。病毒之間互相交換基因，就有可能獲得新的適應性狀，通過這個機制，流感病毒就能從野生鳥類傳到雞，甚至傳到哺乳動物如馬或者豬的身上。
從流感病毒的角度來看，豬是一個再好不過的中間宿主——豬吃得多，排洩物也多，再加上它通過打噴嚏、打呼嚕、喘息、打嗝和咳嗽，便能持續、大量地將病毒擴散出去。設計/Wednesday010101，素材來源/圖蟲·創意
這種跨物種之間的病毒傳播很常見，實際上，很多疾病的產生也都與人類蓄養家畜、與動物親密接觸有關，比如有人認為天花實際上就是來自於牲畜的痘病毒。
人類呼吸道細胞表面的受體，和鳥類消化道細胞的受體非常相像。禽流感病毒變異後找到這些受體，再鑽到細胞裡面去。新的病毒株從未在人群中傳播過，它便所向披靡，輕易在人和人之間擴散。
而病毒感染再殺死細胞後，所引起的咳嗽反射更是促使了病毒的擴散。一旦某個流感病毒株在人體內穩定下來，就能在全世界範圍傳播。
流行性感冒是一種典型的呼吸道疾病，雖然同樣名為“感冒”，但流感病毒比鼻病毒要兇險得多，不可掉以輕心。設計/Wednesday010101，素材來源/圖蟲·創意
著名的病毒學家斯蒂文·S·摩爾斯（Steven S. Morse）說：“病毒不會移動，但是很多病毒都到過世界各地。”它們不會跑，不會走，不會游泳，不會爬，但是它們可以依附載體“移動”到各個地方。大約60%已知的傳染疾病，都是最近才開始在人類之間傳播。
有些病毒才剛出現，還無法解釋為何它們會偶爾發生，就消失數年不再出現。比如亨德拉病毒和埃博拉病毒，還有2003年，突然登場又悄然消失的SARS。
也許你會慶幸，它們從地球上徹底消失了。但事實很可能不是這樣，它只是在這個地區消失了。而在生物物種豐富、生態系統相對穩定的地方，齧齒目動物、鳥或者蝙蝠，病毒寄居在某個宿主體內而不被發現，是件再容易不過的事了。
正如搖晃樹的時候，肯定會有東西從上面掉落。當生態系統受到感染，比如吃野味、亂砍濫伐，這便給了病毒捲土重來的機會。比如，埃博拉病毒在1976年發現，但在近20年後重新爆發；1994年和1999年，隔了好幾年又出現的亨德拉病毒。
2014年爆發的埃博拉疫情。設計/Wednesday010101，素材來源/VCG
直到現在，我們都在試圖搞懂病毒的傳染機制和發病原理，以消除和控制這些疾病。如果用簡單的加減邏輯思考，也就是去添加缺乏的，除去不需要的。比如服用藥物，把病毒從我們的身體裡清除出去。
但病毒幾乎全部依賴於人體細胞的生化機器才能進行復制。所以要研究既可以殺死病毒，又不損失人體細胞的藥物，是一件非常困難的事情。
與之相比，病毒雖然結構非常簡單，但它們的運作邏輯要複雜得多。如果強行對抗，結果往往是不可預測——添加一個所謂“有益”的微生物，很可能會擠掉我們同樣依賴著的另一些微生物；而丟失一個據說“有害”的微生物，可能會讓更糟糕的機會主義者趁機取而代之。
細菌、植物、動物、海洋到整個地球……病毒參與構成了一張不斷變化的巨大網絡。移除了身上的病毒基因，我們可能根本無法活著從子宮裡生出來。而人能在日常生活中抵禦感染，很可能也是藉助了病毒DNA的幫助。就連我們每日呼吸的氧氣中的一部分，也是海洋中的病毒和細菌共同產生的。
作為一種哺乳動物，我們人類已經和病毒組成了難以分割的混合體。
《病毒星球》卡爾·齊默
《病毒學概覽》L.松佩拉克
《第四級病毒：一對病毒學家與致命病毒的戰爭》約瑟夫·麥科明克
《致命接觸：全球大型傳染病探秘之旅》大衛·奎曼
《血疫： 埃博拉的故事》理查德·普雷斯頓
《病毒來襲：如何應對下一場流行病的暴發》內森·沃爾夫
《我包羅萬象》埃德·揚
《The viruses that may save humanity》David Robson
《Bacteriophage Transcytosis Provides a Mechanism To Cross Epithelial Cell Layers》
- END -
文丨蘇小七
設計丨Wednesday010101、陶子
*特別鳴謝 秋水仙素 為本文提供的專業支持
秋水仙素，復旦大學基礎醫學碩士，東京大學博士在讀
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