感冒的病毒淵源：人鼻病毒

人鼻病毒有三大家族，分別是HRV-A、HRV-B和HRV-C三種甫男。它們利用鼻涕自我擴散，入侵鼻腔验烧、咽喉或肺臟內(nèi)部細胞板驳，受到感染的細胞釋放一種名為“細胞因子”信號分子，把附近的免疫細胞召喚過來碍拆，身體產(chǎn)生炎性反應(yīng)若治，繼而讓嗓子產(chǎn)生刺癢的感覺，接著感染部位會分泌大量黏液感混。這就是常見的感冒了端幼。

引起感冒的人鼻病毒只有10個基因，結(jié)構(gòu)簡單卻十分狡猾弧满。病毒部分基因變化非称排埽快，使它們能躲過人體免疫系統(tǒng)截殺庭呜，造成反復(fù)感染滑进。即使研發(fā)出針對某種人鼻病毒的藥物或者疫苗也會很快失去效果犀忱。因此，人鼻病毒造成的感冒仍是不治之癥扶关，最好辦法是服用鋅阻止病毒增殖阴汇，可以將病程縮短一天或幾天。

雖然人鼻病毒變化多端节槐，其核心遺傳信息卻是一致的鲫寄，隨時間變化不多。目前疯淫，科學(xué)家在人鼻病毒核心基因里地来，發(fā)現(xiàn)一段折疊成四葉苜蓿形的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)似乎在讓宿主細胞更快地復(fù)制人鼻病毒基因上發(fā)揮關(guān)鍵作用熙掺。如果想辦法破壞該苜蓿結(jié)構(gòu)未斑，或許能真正消滅人鼻病毒。

然而币绩，要不要消滅人鼻病毒蜡秽，其答案并非顯而易見。實際上人鼻病毒本身是相對溫和的一種病毒缆镣。大約40％的人鼻病毒攜帶者沒有任何癥狀芽突，而大多數(shù)有癥狀感染者會在一周內(nèi)痊愈。人鼻病毒甚至可能給人類帶來一些好處董瞻。多種證據(jù)顯示寞蚌，孩童時感染一些相對無害的病毒細菌，得點無傷大雅的小病钠糊，年長之后因為免疫系統(tǒng)失調(diào)引起過敏和克羅恩残印（一種慢性腸道疾病，癥狀有腹痛抄伍、腹瀉艘刚、疲勞、體重減輕和發(fā)燒等）的概率反倒會減少截珍。人鼻病毒可以訓(xùn)練免疫系統(tǒng)攀甚，防止免疫系統(tǒng)對小刺激過度反應(yīng)，免疫系統(tǒng)從而能夠養(yǎng)精蓄銳攻擊真正的敵人岗喉∏锒龋或許我們不該把引起感冒的人鼻病毒看成老對手，而是一個常伴左右的明師沈堡。

流感病毒的策略

流感病毒遺傳信息非常簡單静陈，只有13個基因。它隨著病人的咳嗽、噴嚏和鼻涕飛沫擴散傳播鲸拥。流感病毒進入鼻孔或嗓子拐格，落在氣管壁細胞上進入細胞內(nèi)部。幾天內(nèi)免疫系統(tǒng)展開反擊刑赶，引發(fā)一系列癥狀捏浊，包括頭疼、乏力和發(fā)熱撞叨。這些嚴重反應(yīng)通常在一周內(nèi)緩解金踪，少數(shù)人氣管壁細胞被破壞殆盡，導(dǎo)致病原體長驅(qū)直入進入肺部牵敷，引發(fā)嚴重感染甚至危及生命胡岔。

感染人類的所有流感病毒，都能在鳥類那里找到身影枷餐。同時鳥類攜帶了更多不會感染人類的禽流感病毒靶瘸。禽流感病毒感染鳥類的消化道，由于人類呼吸道細胞與鳥類消化道細胞表面受體非常相像毛肋，禽流感病毒容易附著在人體呼吸道怨咪。不過鳥類體溫比人類高，適應(yīng)鳥類細胞環(huán)境的禽流感病毒即使能在人呼吸道找到合適宿主細胞润匙，要有效感染诗眨、復(fù)制和傳播，也并非輕而易舉孕讳。例如2005年開始的一種由鳥類傳播到人的H5N1流感病毒匠楚，使得東南亞數(shù)百人得病，公共衛(wèi)生工作者緊密跟蹤卫病，采取各種措施阻止它擴散油啤，該流感病毒始終沒能獲得從一個人傳染另一個人的能力典徘。

然而蟀苛，大多數(shù)情況下，禽流感病毒借助基因突變和基因重配逮诲，可以適應(yīng)人體細胞環(huán)境帜平，獲得人傳人的能力。病毒每次復(fù)制都產(chǎn)生基因突變梅鹦，部分突變能夠為病毒帶來繁殖優(yōu)勢裆甩，譬如使病毒產(chǎn)生有效攀附在人體細胞表面的蛋白或者幫助它進行人際傳播，自然選擇會將這些有利突變保存積累下來齐唆，最終產(chǎn)生能夠在人際間有效傳播的新流感病毒嗤栓。

基因重配則發(fā)生在感染多種病毒的宿主細胞內(nèi)。一個細胞內(nèi)復(fù)制多種病毒基因片段時，不同病毒基因片段可能會混合在一起茉帅，從而產(chǎn)生新病毒叨叙，這種基因混合的現(xiàn)象叫做基因重配。禽流感病毒基因重配產(chǎn)生的新病毒或許會獲得傳染給雞甚至馬堪澎、豬等哺乳動物的能力擂错。極個別情況下，來自鳥類的禽流感病毒與人體內(nèi)病毒基因重配成能輕易在人與人之間傳染的新病毒樱蛤。在成為人流感病毒后钮呀，它會繼續(xù)通過突變和基因重配，躲過被消滅的命運昨凡。

在人際間大量傳染的H1N1流感病毒就是經(jīng)歷了四次基因重配形成的爽醋。最古老一株病毒在1918年感染豬，第二株病毒在20世紀70年代感染了歐洲豬或亞洲豬便脊，第三株病毒在美國從鳥類轉(zhuǎn)移到豬身上子房。經(jīng)歷三次基因重配后，20世紀90年代三株病毒重配形成一種新病毒在豬之間悄無聲息的傳播就轧。該新病毒又與另一個豬流感病毒發(fā)生第四次重配证杭，形成的新病毒具有了傳染給人的能力，這就是H1N1病毒妒御。2008年秋解愤，H1N1流感病毒遷移到人身上并迅速傳播開來，直到2009年春天乎莉，終于受到人們關(guān)注送讲。雖然采用多種措施控制病毒傳播，這場疫情仍然奪走25萬人的生命才銷聲匿跡惋啃。

一株禽流感病毒可能只需要幾個簡單的突變哼鬓，就搖身變成感染人類的新病毒，基因重配更會加速這個過程边灭。沒人知道什么時候异希，哪個病毒株會完成從鳥到人的遷移。然而绒瘦，人類并非束手無策称簿，勤洗手就是限制流感的一招。與此同時惰帽，科學(xué)家也在追蹤流感病毒的演化過程憨降，盡量優(yōu)化對下次流感季節(jié)最危險病毒的預(yù)測，不斷學(xué)習(xí)如何制作更有效的疫苗该酗。

致癌病毒HPV

乳頭瘤病毒（papillomavirus）是一種古老的病毒授药。通過比較不同病毒株的遺傳序列和感染對象，科學(xué)家推測，3億年前悔叽，陸地上最早的卵生脊椎動物身上應(yīng)該已經(jīng)攜帶了乳頭瘤病毒航邢。乳頭瘤病毒隨著卵生脊椎動物演化感染哺乳動物、鳥類和兩棲類動物骄蝇。

人乳頭瘤病毒是HPV膳殷，它在人群中并不少見。HPV尤其擅長感染上皮細胞（皮膚和黏膜處細胞）九火。上皮細胞在人的一生中不停生長赚窃，首先從皮膚下淺淺一層生發(fā)出來，一邊分裂一邊把新生成細胞向外推岔激，越向外的細胞越會產(chǎn)生更多的角蛋白以幫助皮膚抵御外界傷害勒极。最外一層細胞會死去，下面的細胞不斷頂上虑鼎。HPV感染上皮細胞后辱匿，適應(yīng)上皮細胞的這種特性。在宿主細胞靠近體表前炫彩，HPV使細胞更快分裂匾七；靠近體表后發(fā)出指令，使宿主細胞制造更多病毒江兢。當(dāng)宿主細胞到達身體表面昨忆，細胞破解釋放大量HPV去感染新宿主。

由于體表上皮細胞不斷死亡和免疫系統(tǒng)的抑制杉允，HPV能夠與人維持平衡邑贴，不會嚴重損害人體健康。部分情況下叔磷，譬如某些高致癌HPV毒株或者HPV的DNA不小心整合到宿主細胞DNA中拢驾，被感染的宿主細胞會快速自我復(fù)制并且不易凋亡，從而形成腫瘤或癌癥改基，嚴重損害人體健康繁疤。這種由HPV導(dǎo)致的癌癥，是可以采用注射疫苗控制病毒的策略預(yù)防寥裂。但病毒時刻在演化嵌洼，自然選擇仍有可能產(chǎn)生其它高致病HPV，人類切不可過于自大從而放松警惕封恰。

敵人的敵人——噬菌體

噬菌體，一種能夠感染細菌的病毒褐啡。從1915年疑似它殺死了英國醫(yī)生弗雷德里克·特沃特培養(yǎng)皿上的細菌诺舔，到20世紀40年代出現(xiàn)在電子顯微鏡的視野內(nèi)，其間經(jīng)歷了三十多年。

噬菌體有著小盒子一樣的外殼低飒，里面包裹著盤繞在一起的遺傳物質(zhì)许昨，整個小盒子下面長著幾條蜘蛛腿一樣的爪。噬菌體落在細菌表面褥赊，然后鉆洞把自己的遺傳物質(zhì)噴射到細菌內(nèi)部糕档。隨著科學(xué)家對噬菌體的了解逐漸深入，逐漸發(fā)現(xiàn)噬菌體有兩大類拌喉。一類叫“溶菌性噬菌體”速那，這種噬菌體在增殖過程中就會殺死細菌；還有一類叫“溫和性噬菌體”尿背，這種噬菌體感染細菌后端仰，會將自己的基因整合到細菌基因中，細菌攜帶噬菌體照常生長分裂田藐。有時溫和性噬菌體會覺醒荔烧，征用細菌細胞大量復(fù)制自己，最終殺死細菌汽久。

作為能夠感染細菌的病毒鹤竭，噬菌體具有極大的醫(yī)療潛力。由于耐抗生素細菌與日俱增景醇，未來極有可能出現(xiàn)使所有抗生素?zé)o效的細菌诺擅。噬菌體這樣一種病毒可以成為人類對抗細菌的另一種有力武器。

實際上啡直，噬菌體很早就被用來治療疾病烁涌。加拿大醫(yī)生費利克斯·德雷勒最早確認噬菌體病毒的存在，曾親自吞下和注射噬菌體酒觅，發(fā)現(xiàn)并沒有致病撮执。德雷勒醫(yī)生開始給病人使用噬菌體，據(jù)他報告舷丹，能夠治療痢疾和霍亂抒钱。1923年，德雷勒幫助蘇聯(lián)科學(xué)家在今格魯吉亞首都第比利斯創(chuàng)建了“Eliava噬菌體颜凯、微生物和病毒研究所”谋币，鼎盛時期研究所每日噬菌體產(chǎn)量達到幾噸。二戰(zhàn)期間症概，蘇聯(lián)把噬菌體粉末和噬菌體藥片運送前線蕾额，發(fā)放給受感染的士兵。1963年彼城，Eliava研究所開展了一場大規(guī)模臨床試驗诅蝶，發(fā)現(xiàn)噬菌體藥片能夠降低73.7%的痢疾患病率退个。

噬菌體用于醫(yī)療是安全的。它廣泛存在于最常見的食物中调炬，而我們的身體內(nèi)也到處都是噬菌體语盈，每天都在體內(nèi)殺死大量細菌，而我們并沒有受到傷害缰泡。相對抗生素來說刀荒，噬菌體打擊面狹窄，每種噬菌體只針對一種細菌棘钞。醫(yī)生可以把幾種噬菌體混合在一起組成一款噬菌體“雞尾酒”缠借，可以彌補這一缺陷，有針對性地對抗多種細菌武翎。雖然細菌也能夠演化出對噬菌體的抗性烈炭，人類仍然能夠從數(shù)千種噬菌體中挑選對付感染最好的一種，甚至可以改造噬菌體遺傳物質(zhì)宝恶，以獲得對抗細菌的新方法衣吠。

抗生素使用近一個世紀以來叶撒，挽救了許多人的生命兵钮。隨著抗生素的逐漸失效胞皱，副作用的增加，不可想象综芥，沒有抗生素的世界會如何丽蝎。敵人的敵人就是朋友，我們該深入研究另一種抗菌方法膀藐。

感染的海洋

1986年屠阻，紐約州立大學(xué)石溪分校一位名叫利塔˙普洛克特的研究生決定看看海洋中究竟有多少病毒。普洛克特從美洲加勒比海輾轉(zhuǎn)到北大西洋中部的馬尾藻海额各，一路收集海水国觉。海水經(jīng)處理后生命物質(zhì)暴露在電子顯微鏡下，觀察到了大量病毒虾啦。普洛克特根據(jù)樣本估算麻诀，每升海水中含有多達1000億個病毒顆粒。其他科學(xué)家開展類似的獨立調(diào)查后傲醉，也得到了相似的數(shù)據(jù)蝇闭。學(xué)術(shù)界逐漸認識到，海洋中大約存在著10的31次方個病毒硬毕。在海洋中呻引，病毒的數(shù)量是所有海洋生物總量的15倍；總重量相當(dāng)于7500萬頭藍鯨昭殉；把海洋病毒挨個排成一排苞七，會延長到4200萬光年之外藐守。

只有極少數(shù)海洋病毒會感染人類挪丢，有的會感染魚類和其他海洋動物蹂风。大多數(shù)海洋病毒感染細菌和其他單細胞微生物。海洋病毒十分強大乾蓬，短短1秒鐘之內(nèi)惠啄，它們能對微生物發(fā)起10萬億次進攻；每天能殺死海洋中15%-40%的細菌任内。死亡的細菌會成為其它微生物的養(yǎng)料撵渡。

海洋病毒具有極其豐富的遺傳多樣性。在對北冰洋死嗦、墨西哥灣趋距、百慕大和北太平洋的海洋病毒調(diào)查中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了180萬個病毒基因越除，其中只有10%的基因能與微生物节腐、動物、植物或其他生物的基因相對應(yīng)摘盆。其它90%的基因都是全然陌生的翼雀。200升海水中，科學(xué)家一般可以找到5000種遺傳背景完全不同的病毒孩擂，1千克海洋沉淀物中狼渊，病毒的種類可能達到100萬種。

海洋病毒傳遞改造物種基因类垦。一些溫和海洋病毒感染微生物后狈邑，基因會融合在宿主基因中，偶然發(fā)生的突變有可能使得病毒基因無法再次逃脫蚤认，最終成為宿主基因的一部分米苹。有時海洋病毒借助宿主復(fù)制基因的過程中，又會意外獲得宿主的基因片段烙懦。當(dāng)它離開原宿主感染新宿主并插入其基因組中時驱入，攜帶的原宿主基因片段就會進入新宿主。病毒給宿主帶來的基因使宿主產(chǎn)生新的特性氯析。比如給細菌提供釋放毒素的基因亏较，給微生物提供可以捕捉光子進行光合作用的編碼基因。海洋病毒是海洋生物基因庫的載體掩缓，是物種基因的傳遞者雪情。研究顯示，海洋病毒每年都會在不同宿主之間傳遞大約1024個基因你辣。而病毒從事這一活動已經(jīng)數(shù)十億年⊙餐ǎ現(xiàn)在尘执，科學(xué)家在生命之樹所能觸及到的地方，都發(fā)現(xiàn)了病毒傳遞基因的痕跡宴凉。

體內(nèi)的寄生者——內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒

逆轉(zhuǎn)錄病毒能將基因插入生物細胞DNA中誊锭，伴隨宿主細胞的復(fù)制、分裂而增殖弥锄，宿主細胞還會生產(chǎn)釋放大量新病毒感染其它細胞丧靡。逆轉(zhuǎn)錄病毒帶有一些特殊的基因“開關(guān)”，這些基因開關(guān)能讓插入位置附近的基因開始合成蛋白質(zhì)籽暇。如果逆轉(zhuǎn)錄病毒的基因開關(guān)打開了宿主細胞原本應(yīng)該關(guān)閉的基因温治，就會致癌。

逆轉(zhuǎn)錄病毒感染生物后戒悠，其基因有可能整合到宿主基因中代代相傳熬荆。這類基因已經(jīng)和生物種密切融合的逆轉(zhuǎn)錄病毒叫內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒。有些內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒會被激活绸狐，重新組裝病毒致病卤恳，有些內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒突變過多，已經(jīng)支離破碎六孵，成為生物基因組里的一件小小的行禮纬黎，一代代傳遞。

內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒幾乎潛伏在所有重要的脊椎動物類群里劫窒，從魚類本今、爬行動物到哺乳動物基因組中都能找到它們的痕跡，人類也不例外主巍。我們每個人的基因組中攜帶了近10萬個內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒的DNA片段冠息，占人類DNA總量的8%。千萬不要以為這很少孕索，人類基因組中負責(zé)蛋白質(zhì)編碼的基因也不過2萬個逛艰，只占DNA總量的1.2%「阈瘢科學(xué)家對人類基因組里其它被同步復(fù)制且會重新插入的DNA小片段進行進行餓了整理散怖，這類行為類似逆轉(zhuǎn)錄病毒基因的DNA小片段有數(shù)百萬個，科學(xué)家推測其中有很多可能也是從內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒演變而來肄渗。只是經(jīng)過數(shù)百萬年的演化镇眷，已經(jīng)被剝奪了大量的DNA，只剩下自我復(fù)制的最關(guān)鍵基因翎嫡。換句話說欠动，我們體內(nèi)簡直病毒泛濫。

內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒的DNA大多數(shù)沒有用，有些卻作用巨大具伍。有些內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒能夠合成“合胞素”翅雏。胎盤外層細胞能夠產(chǎn)生合胞素，使細胞黏著在一起人芽，分子從而能夠在細胞間順暢地流通望几，胚胎因此能夠從母親血液中吸收營養(yǎng)。沒有這種蛋白啼肩，胎生動物甚至無法出生橄妆。

病毒勤奮地改造著生物的基因衙伶，在生物地演化中發(fā)揮了巨大的影響力祈坠。或許矢劲，本就沒有什么“它們”和“我們”之分——生物本質(zhì)上只是一堆不斷混合赦拘、不斷閃轉(zhuǎn)騰挪的DNA而已。

巨型病毒與生命

生命是什么芬沉？發(fā)現(xiàn)病毒之前躺同，科學(xué)家對生命其實有一個基本統(tǒng)一的定義。生命體能通過自身的新陳代謝來生存丸逸、生長蹋艺、繁殖。

病毒是生命嗎黄刚？病毒能夠侵入細胞捎谨，借助細胞內(nèi)的生物化學(xué)反應(yīng)自我繁殖。但是病毒缺失了作為一個完整生命所需要的另一些重要基因憔维，它沒有制造核糖體的指令涛救，也沒有分解食物的酶的編碼基因。因此业扒，嚴格來說检吆，病毒并非生命體。

理論上來說程储，從宿主或者突變有可能讓病毒獲得成為生命體的遺傳信息蹭沛，使得病毒基因組豐富起來，直到能自主進食章鲤、生長摊灭，最后借助自己的力量分裂增殖。這樣的演化路徑對病毒來說并非難事咏窿，然而其中存在巨大的困難斟或。基因組越龐大集嵌，積累危險突變的幾率也隨之增大萝挤。病毒沒有專門修復(fù)基因錯誤的酶御毅，因此病毒基因組變大后，更容易產(chǎn)生致命突變從此消失怜珍。而病毒如果一直保持微型基因狀態(tài)端蛆，就無法擁有成為生命進行新陳代謝的基因了。所以酥泛，理論上的可能在實際上遭遇極大的阻礙今豆，病毒始終不能變大成為生命。

然而柔袁，科學(xué)家實際上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些巨型病毒呆躲。擁有數(shù)百上千基因的巨型病毒以其無可辯駁的存在，告訴人們捶索，病毒可能跨越了橫亙在生命之路上的阻礙插掂。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)腥例，巨型病毒感染細胞之后辅甥，并不會融入細胞無數(shù)的分子團中，而是會組織形成大量復(fù)雜的結(jié)構(gòu)燎竖，這種結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)被稱為“病毒工廠”璃弄。病毒工廠通過一個入口吸收原料，然后通過領(lǐng)外兩個出口輸出新的DNA和蛋白質(zhì)大分子构回。從這一點看夏块，巨型病毒已經(jīng)非常像一個獨立的細胞了【杵荆科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)拨扶，巨型病毒甚至可能被其他病毒感染，這種入侵的新病毒被稱為噬病毒體茁肠。噬病毒體潛入病毒工廠患民，欺騙本應(yīng)復(fù)制巨型病毒的工廠制造出更多噬病毒體。

巨型病毒彌合了大多數(shù)病毒和細胞之間的“生命”鴻溝垦梆∑ゲ可以說，病毒演出出了最早的生命托猩。它是致命的印蓖，但是它也賦予了這個世界必不可少的創(chuàng)造力。在病毒身上京腥，創(chuàng)造和毀滅完美的結(jié)合在一起赦肃。