病毒星球

贡萨洛·洛佩兹·桑切斯

若将地球上所有的病毒排成一条线，那么这条线将长达一亿光年。

地球上的生命，都被一种微小、无形又鲜为人知的生物控制着，那就是病毒。这种微生物的数量十分庞大，每1毫升海水中，就可能含有1.8亿个病毒。这就意味着，如果你在游泳时不小心喝了一口海水，那你吞下的病毒数量几乎能和欧洲人口总数一样多。据科学家估算，地球上的病毒数量大约有千穰之多，也就是1后面跟着31个0，是宇宙中星体数量的百万倍。

在过去20多年中，研究人员越来越清楚地认识到，病毒不仅是埃博拉和流感等疾病的诱因，它对生命体也有着重要的作用。病毒能调节微生物、植物和动物的种群增长，改变海洋中碳、氮和磷元素的循环，还可以是传递基因的载体，并成为人类大脑进化的关键。

病毒圈 

2015年，英属哥伦比亚大学的生物学家柯蒂斯·索特尔提出了“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响的地方的集合，也可指所有存在的病毒。这是一个重要的概念，因为它强调了病毒在全球生态系统中的作用。

美国著名生物学家爱德华·威尔逊曾说过，病毒基因的数量和多样性，已超过了地球上所有其他生命形式的总和。据科学家估计，可能存在1亿多种不同的病毒，而地球上的生物种类只有190万种。

海洋中的病毒每天会杀死20%的海洋细菌。这种病毒活动每年能向食物链释放数千亿吨的碳。索特尔表示：“病毒是海洋生态循环的重要调节剂。”此外，由于病毒通常只攻击特定的一种或几种相似的生物，所以病毒决定了海洋生态系统中的生物组成。不仅是海洋，在森林、云层和我们的肠道里，也都如此。而且，科学家们对病毒的了解也只是一点皮毛。

病毒对进化的意义 |

中国疾控中心传染病所的研究员张永振解释道：“受现实条件制约，目前我们对于病毒的了解主要都来自致病因子，且仅限于那些可以在实验室中培育出来的。因此，我们对病毒的理解是有局限的，也是相当分散的。”

张的团队在低等脊椎动物中发现了新型病毒，并将研究成果发表在了《自然》杂志上。一般来说，这些动物并不是病毒学家优先研究的对象，他们对鸟类和人类这样的哺乳动物会更感兴趣。张的团队另辟蹊径，选择了186种鱼类、两栖动物和爬行动物作为研究对象，并在其中发现了214种新型病毒。

这些动物的DNA中隐藏着大量病毒的痕迹，且有证据证明，这些病毒已和脊椎动物共同生活了数亿年。张表示：“尽管我们发现脊椎动物的基因组中存在这些病毒，但还未证实它们会引起任何疾病。因此，我们应该重新考虑病毒的作用，不能仅将它们视为致病因素，而要意识到它们在生命的起源和进化中也发挥了重要作用。”

研究病毒在脊椎动物进化过程中产生的影响，首先需要明确两个基本问题：病毒对脊椎动物的进化重要吗？病毒能给脊椎动物带来好处吗？美国斯克里普斯研究所的进化生物学家克里斯蒂安·安德森表示，这两个问题的答案都是肯定的。

科学家在伦敦格林威治大学实验室中研究番茄黄化卷曲病毒。该病毒主要通过粉虱传播，会导致番茄产量大幅下降。某些种类的病毒（如逆转录病毒、腺病毒和疱疹病毒）已被用于基因治疗。

为了证明这一点，安德森举出一个最具有代表性的例子——人类。比如，逆转录病毒（如AIDS病毒）可以将RNA转化为DNA，并将其整合到人类的基因组中，再通过控制基因功能和改变染色体的方式来影响人类的进化。

此外，人也经常会感染上无害甚至是有益的病毒。安德森补充道：“几乎每个人都感染过某种细环病毒，我们还不知道它们会对人体造成什么影响，但这种影响有可能是有益的。”例如，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显示出了积极作用，能够提高他们的存活率。

大约20年前，科学家们发现真核生物（植物、动物和真菌）的DNA中有很多源自病毒的基因序列，且其在哺乳动物基因中的占比能达到一半以上。美国犹他大学的神经科学家詹森·谢普德发现，人类重要的神经元基因——圆弧基因中，也有很多基因序列源自病毒。

圆弧基因在哺乳动物的大脑中，对于巩固记忆和连接神经元至关重要，也是影响思维能力和学习能力的关键。圆弧基因若发生突变，可能导致神经系统疾病。谢普德发现，大约在4亿年前，圆弧基因可能在一次变异远古病毒的感染中进化，并为哺乳动物的记忆形成铺平了道路。

对此，谢普德说道：“虽然我们通常认为病毒的感染和爆发是一件坏事，但这些感染也为物种进化提供了新物质源，有助于形成新的进化物质和新的基因，并最终有益于生物体。”

全球病毒项目

美国俄亥俄州立大学微生物学家马修·沙利文，主要研究海洋中病毒和细菌的共进化，及其在地球生物循环中的作用。沙利文表示：“病毒这个我们通常认为的细胞杀手，事实上还有另一个作用，那就是将基因从一个宿主转移到另一个宿主体内。问题是，我们不知道在这个过程中发生了什么。我们一直试图了解病毒对土壤、海洋和人类的影响，但多年来，我们只是简单地将它们视为一个个分散的点，直到最近开始为这些点命名和分配基因组，才慢慢了解到它们是谁。”

由于没有任何共享基因，为病毒分类成了研究中的一大挑战。而且，据估计，目前在海洋中发现的病毒种类可能还不到其实际总量的1%。

除了識别病毒，沙利文和同事还在研究如何量化病毒的活性，这需要利用生物信息学和统计学知识。正如沙利文所说，想知道一只狮子有多厉害，就要先知道它吃了多少猎物。

西班牙的“保护劳动者免受生物伤害”法律条款中，所有处于最高危险等级的生物都是病毒，例如埃博拉病毒、胡宁病毒、马秋波病毒和亨德拉病毒。

病毒实验室里的分子生物学家将牡蛎放入高压仪器分析其中存在的病毒。

此外，还有一个雄心勃勃的科学计划“全球病毒项目”。这是一项全球性的合作研究，在未来十年中，它将通过研究病毒的生态学和多样性，更好地了解流行疾病，检测、诊断和发现病毒，其研究重点是动物身上携带的能感染人类的病毒。

病毒无处不在

有科学家在山区发现了海洋中的细菌和病毒，它们是如何到达那里的？研究人员发现，大量病毒在我们头顶上方3000多米处的大气层中流动。在西班牙内华达山脉高处平台的研究点，研究人员发现每天每平方米的土地上最多可沉积7亿个病毒。来自西班牙格拉纳达大学的微生物学家伊莎贝尔·雷切解释说：“这是北半球自由对流层尘埃带中的普遍现象，细菌和病毒主要通过降雨和撒哈拉沙尘侵袭而沉积在地面上。”

雷切花费了数年时间，研究细菌附着在土壤中的矿物质颗粒、空气中的尘埃、海洋中的有机介质以及气溶胶上的方式。她发现病毒也在以同样的方式移动，而且由于比细菌小很多，它们可以毫不费力地传播到数千公里之外。在亚马逊河、阿尔卑斯山和比利牛斯山，研究人员都发现了一种来自撒哈拉沙漠的活菌。为此，他们怀疑灰尘和有机介质可以保护细菌免受紫外线这种天然杀菌剂的伤害。

Cafeteria roenbergensis病毒是目前已知的最大、最复杂的病毒之一，它携带70多万个DNA碱基对，能感染海洋中大部分浮游生物及其掠食者。

不仅如此，研究人员还发现，连云层中都有细菌和病毒的身影。此前，人们一直认为，由于距离地面较远、温度较低，云层不适合细菌大量生存。但新的发现显示，细菌和病毒可以在气温接近零度，且有紫外线辐射和营养元素匮乏的环境下存活。同时，大气学家还表示，云层中的这些微生物会对全球气候产生极大的影响。

总之，病毒不仅存在于生命体中，还栖息在云层和大气层中。我们走到哪里，病毒就在哪里，它们无处不在，只是我们看不見而已。

[编译自西班牙《真有趣》]

编辑：马果娜