病毒不仅仅威胁公共健康，它们对地球上的生命也至关重要

想象一个漂浮在太空中的外星生物。它完全不是靠自己的力量成长、交流或移动的。它没有家，也没有生气。我们对它所知甚少，只知道当它进入一颗适合它的行星的大气层时，就会开始繁殖。这是生命吗？这危险的吗？

这可能听起来不像是一个真实的存在，但它很好地描述了病毒，病毒只不过是一些只有在宿主体内才能复制的遗传物质。病毒可能看起来很陌生，但它们是地球上数量最多的，而且可以说是最重要的生物。它们无处不在，从海洋和森林到你周围的人，当然，也存在于你的身体上和身体里。

这个奇怪的准生命体的世界被称为“病毒圈”（virosphere），这是一个神秘的世界，我们对病毒的了解比其他任何生命形式都要少。但这种情况正在迅速改变。

人们通常将病毒视为感染的同义词，毫无疑问新型冠状病毒大流行更强化了这一概念。它们会导致一些最危险的疾病，包括天花、艾滋病、埃博拉病毒、流感，是的，还有covid19。然而，病毒不仅仅是滥杀无辜的机器。

我们检查基因材料的能力已经成倍地提高了。在过去的5年里，人们发现的病毒的数量已经增加了20倍。更重要的是，人们越来越清楚地认识到，这些奇异而多样的生物在进化过程中起着关键作用，它们可能对生命的起源起到了至关重要的作用。

就绝对的数量而言，没有其他生物能与病毒相匹敌。根据去年发表的一项研究，在地球表面的每一平方米上约有8亿个附着在尘埃颗粒上的病毒，而我们对其中的大多数几乎一无所知。

即使是“病毒是否生命”也是一个长期存疑的问题。美国宾夕法尼亚州立大学的植物病理学和生物学教授Marilyn Roossinck说:“向我解释活着意味着什么，我就会告诉你病毒是否是生命……病毒什么都不是，除非它在宿主体内。这些实体是否是生命并不是一个重要的问题。”

然而，我们确实知道，病毒在宿主外存活时间的长短差别很大。有些只能存活几秒钟，而有些却能存活几十年。温度是一个因素。在炎热的环境中，病毒往往很快死亡，这就是为什么加热是杀死它们的有效方法。这也许可以解释为什么人类进化出了对感染产生发烧的反应能力。

在温度较低的环境中，病毒可以在感染宿主前存活数月甚至数年。天花病毒，可以在4到5摄氏度的温度下存活数十年。破坏病毒生存的其他因素包括阳光和某些物质和有机体，特别是细菌。另外，病毒特别容易受到铜等金属的影响。

一旦进入宿主体内，病毒就会开始活动。宿主可以是任何一种生物，甚至是另一种病毒。十年前，人们在一种名为mamavirus的巨型病毒体内找到一种名为Sputnik的病毒。在细胞内，病毒获得了它所缺乏的生理机制，并利用它来复制遗传物质。以Sputnik为例，该病毒与mamavirus病毒竞争其代谢物。病毒可以快速复制。这个过程可以在感染后几小时内开始就开始。几天之内，它们可能就会出现在宿主的所有细胞中。

尽管我们对病毒有先入为主的偏见，但它和宿主之间的相互作用并不都是单方面的：病毒既有好处，也有坏处。以真菌类的假红曲霉为例，它会导致一种叫做白鼻综合症的疾病，这种疾病已经严重减少了北美蝙蝠的数量。当感染病毒时，真菌更容易繁殖，产生更多的孢子。

2003年，刚果西北部的一家医院里，一名埃博拉患者的房间被消毒。

人类也从一些病毒中受益。一种叫做噬菌体的病毒通过杀死致病细菌来帮助我们保持健康。研究人员开始使用这些噬菌体来治疗细菌感染。病毒甚至可以为宿主提供遗传密码的重要组成部分，提供生存所需的基因。

一个被称为病毒生态学（viral ecology）的新研究领域正在深入研究病毒和它们宿主之间的相互作用。这是一项艰巨的任务。例如，考虑一下人类微生物群落：生活在我们每个人体内和身上的大量微生物。我们的身体包含数以百计的细胞类型，包括那些构成我们复杂的免疫系统的细胞，它们不断地试图击退外来生物。所有这些细胞都与微生物群落中成千上万的病毒和细菌相互作用。再加上这些微生物既能相互帮助又能相互竞争，相互作用的数量可能是无限的。

然而，我们开始看到病毒生态的更大图景。2017年的一项研究提供了第一张病毒与宿主的关联地图，覆盖了当时已知的所有病毒种类。作者研究了病毒在不同环境中的分布以及它们之间的移动。研究还发现，大多数病毒的栖息地范围小得惊人，只感染一到两种宿主。2017年的另一项研究揭示了病毒圈中一个神秘的部分，一个完全不同的病毒世界，它感染一个被称为“古细菌”（archaea）的单细胞有机体。

然而，这只是冰山一角。长期以来，我们一直怀疑病毒是地球上最多样化的生物群体，但对于病毒有多少种，我们仍然只有最模糊的概念。在过去的二十年里，比以往任何时候都有更多的病毒被确认。直到2003年，我们甚至不知道巨型病毒的存在，它们有超过1000个基因，相比之下，微型病毒只有10个基因。

截至2019年4月，研究人员已经确认了19.5万种病毒。这几乎是2015年的20倍。考虑到病毒倾向于专一地感染少数几种宿主，它们的多样性很可能比所有其他物种加起来还要大得多。

由于宏基因组学的出现，我们对病毒多样性知识有了最新的进展。这使得研究人员能够识别环境样本中存在的病毒基因，而不必分离出病毒个体。他们真的挖出海水或土壤，然后分析其中含有多少病毒遗传物质。

但也有不利的一面。“令人沮丧的是，元基因组数据包含许多未知的序列——我们称之为'暗物质’，”澳大利亚悉尼大学教授Edward Holmes说。目前，很难弄清楚这种“暗物质”到底是什么。将一段基因归属到一种特定的病毒是件困难的任务，因为这些生物进化的速度快得令人难以置信。为了正确地分析病毒，我们需要能够“看到”它们，Holmes说。这需要研究基因序列以外的特征，比如病毒蛋白的结构。

绘制病毒图谱的另一个问题是，研究人员不确定如何对病毒进行分类。目前，他们使用的系统类似于其它生物系统的分类，范围从界（病毒界）到属和物种。到目前为止，用这种方法分类的病毒还不到5000种。更重要的是，人们越来越认识到，目前的分类体系存在巨大的困难，而且有些地方是错误的。尽管如此，我们急需去做些什么。

国际病毒分类委员会呼吁对整个病毒界进行分类。它承认这是一项艰巨的任务，但认为潜在的好处是巨大的。“在我们对这些'不重要’的病毒进行检测之前，我们不可能知道它们的价值。”去年发表在科学杂志《自然》（Nature）上的文章称，“病毒分类有助于解决明天的全球问题。”

病毒不仅仅是对人类健康的威胁，它们也是地球上生命的基本组成部分。进化生物学家开始意识到，它们能够为有机体提供能够适应生存的新遗传物质。

病毒的进化速度比任何已知的生命都要快得多，比我们快一百万倍，这给了它们源源不断的新遗传物质。它们可以通过一个称为“水平基因转移”（horizontal gene transfer）的过程与宿主共享这些基因。把它想象成一个交易游戏，如果玩家可以交换纸牌来提高他们的手牌，两名玩家将很快获得最佳组合。但如果他们能与拥有快速变化的牌组（病毒）的新玩家进行交换，他们就能打造出更具竞争力的手牌。

病毒的水平基因转移并不能直接帮助个人，因为我们的基因组在很大程度上是从受孕时就已经定义好了。但是基因交换可能有助于解释地球上生命的复杂性：快速的进化，加上交换基因的能力，使得简单的生物能够快速适应几乎任何环境。

这对早期生命形式至关重要，而病毒可能在它们的成功中扮演了重要角色。因此，更多地了解病毒、宿主和它们的环境之间的关系，应该会让我们对生命的进化乃至起源有更深刻的理解。

去年，在加利福尼亚的一个山洞里，一群棕色的小蝙蝠患上了白鼻综合症。

此外，对病毒生态学的研究可以帮助我们了解，有朝一日甚至可能预测，病毒与其宿主之间相互作用的结果。当宿主是我们人类时，好处是显而易见的。一个名为“全球病毒”（Global Virome）的大型项目旨在“检测我们星球上大部分未知的病毒威胁”，预测哪些病毒可能会跨越宿主，感染并杀死我们。这并不容易。“病毒的基因序列本身并不能告诉你它在人类身上出现的几率，”Holmes说，他对这个项目表示了一些怀疑。“还有很多工作要做，包括研究病毒的实际行为。”

从历史上看，我们研究病毒的方法几乎完全以人类为中心，主要关注可能损害我们健康或经济福祉的病毒。现在，病毒学家认为情况必须改变。他们认为，我们应该正视我们对病毒固有危险的偏见。我们需要更深入地了解病毒到底是什么，它们来自哪里，以及它们如何继续影响地球上生命的各个方面。

在地球上造成浩劫疾病的也许能帮助我们了解生命的起源，它甚至可以让我们洞悉自然界未来可能如何变化。