巨型病毒之谜

事实上，生物学家还没有给生命下一个能让各方都接受的准确定义，过去没有，现在也没有。这可能是现代生命科学研究史上最令人尴尬的事件之一。一大批人每天都在研究生命，却不知道到底在研究什么。许多学者做过无数尝试，均以失败而告终。无论他们怎样定义生命，似乎都能找出反例来。比如最常见的说法是：生命是可以繁殖后代的系统。照此定义，终生不育的人算不算是生命？如果说生命是可以进行新陈代谢的系统，可一段燃烧的木头也可以看作是在新陈代谢，即在消耗氧气的同时放出二氧化碳，并释放能量，表现出典型的新陈代谢；如果说生命是可以自我复制的信息体系，那么在计算机中可以自我复制的病毒算不算生命？

科学家勇于知难而上，尽管遇到种种困难，还是有许多学者试图从不同的专业角度定义生命。比如从生理学角度，可以把生命定义为具有进食、代谢、排泄、呼吸、运动、生长、生殖和反应性等功能的系统；而从新陈代谢的角度来看，生命具有明确的界面，可以与外界发生物质交换但不改变其自身性质；从生物化学的角度定义，生命系统包含遗传信息和反应物质；从遗传学的角度定义，生命是通过基因复制、突变和自然选择而进化的系统；诺贝尔物理学奖得主薛定谔将生命定义为低熵状态的自组织体，通俗地说就是生命以负熵为生。诺贝尔化学奖得主普利高津在《结构、耗散和生命》一文中则给出了另一个著名的说法：生命远离平衡态，需要不停地与外界进行物质、能量与信息交流，确保在无序中保持有序，维持相对稳定的耗散与开放的系统。这两者各自从热力学角度给出的定义，都认为生命是个开放系统，需要不断从外界摄入能量和物质来维持内部秩序。

但所有这些定义，同样无法排除例外干扰项，比如有些细菌就不能呼吸，有些病毒不含有遗传信息，有些结晶体也可以摄入负熵而维持高度有序的状态，甚至一次简单的热带风暴就可以抹去许多学者的努力。热带风暴往往以某种有序的形式存在，并从阳光中获取能量，然后与大气之间展开不间断的物质交流，是相对稳定的开放体系，符合热力学定义的生命的所有要素，但风暴无疑不是生命。

生命之所以难以定义，是因为生命的形式极为复杂，是这个复杂世界的重要构成部分。而极其复杂的事物一般都拥有极其复杂的特征，因而很难进行简单的描述。简单定义只是人类惰性思维的结果，我们总想利用简单的信息理解复杂的现象，而简单绝非自然的本质。繁杂多样、变化万千，才是自然的本来面目。我们应该接受这样的观念：生命是一个复杂而模糊的系统。研究生命的科学已经分化为诸多学科，诸如动物学、植物学、细胞生物学、微生物学、遗传学、生物化学等，都是相对宏观的研究领域。此外还有一些更加细致的学科分类，比如蛋白质结晶学、蛋白质拓扑结构学、基因生物信息学等。不同方向的生物学研究生甚至互相听不懂对方的研究课题，以至于同在生命科学院的情侣之间居然找不到共同的专业语言。我想和你谈蛋白质，而你只想和我聊维生素。一个内涵如此丰富庞杂的科学体系，我们却总想用一句话加以概括和总结，确实有点强人所难。妥协的办法是拓宽定义的外延，定义越是宽泛，适用范围就越广。而宽泛的定义必然缺乏准确性，会将许多非生命的内容包括进来；反之亦然，相对准确的定义又无法做到足够宽泛，可能会漏掉许多奇特的生命类型。

面对复杂事物，在没有找到最简洁的描述方法之前，正确的态度是改变策略，不要试图用一两句话加以概括，而是采用列表的方式，尽力搜罗关键要点，对其进行全方位描述。方法虽然笨拙，但是安全性高、实用性强，深得一些经典派学者的欢心。被誉为当代达尔文的哈佛大学著名进化论学者迈尔就采用了这种方法，他曾列出一个清晰的表单来概括生命的几个基本特征。尽管如此，这个表单仍然由于高度抽象而变得难以理解，比如其中有一条是：生命的过程特别难以预料。仅仅解释清楚这句话，恐怕就要写出一大段文字来才行。

尽管如此，我们还是渴望能有一个定义，让我们对生命进行简单的概括。此事与科学无关，而完全是好胜心使然。总有学者希望用自己的智慧压倒生命的复杂性。著名进化论学者道金斯就进行过一次出色的努力，他对生命的定义极具代表性，只说了一句话：“生命是自然选择塑造的信息。”

这大概是对生命最简洁的定义了，不但巧妙地回避了关于生命的一些具体的细节性描述，诸如新陈代谢和细胞膜等，而且从更高的层次俯瞰生命，适用范围也更加广泛。

根据道金斯的定义，病毒应该属于生命，毕竟病毒中也包含一些信息，并且经受了自然选择的考验。就算是朊病毒，其中也包含特定的氨基酸序列信息。

总的来说，只有承认病毒是生命，才符合基本的逻辑，毕竟病毒可以感染生物，甚至造成生物死亡。许多人都忽略了，死亡也是生命的重要特征。而病毒也可以被杀死，比如高温、紫外线照射、酒精等，都是有效的杀毒方式。如果病毒不是生命，怎么能被杀死呢？你能杀死一粒沙子吗？

问题在于，道金斯的定义并不是最终答案。许多人反对这种简单取巧的解读方式，本质上是不愿意将病毒当作生命。因为病毒的种种表现与生命系统存在尖锐的冲突，比如所有病毒都必须寄生在活细胞内部才能表现出活性。如此看来，它们只能算作是生命的附属品，就像细胞内的其他蛋白质和基因序列，同样不能算作是生命。生物学家对此心领神会，看看生物分类系统就知道了。所有生物都被分为五界，分别是原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和动物界。五界分类法体现了物种由简到繁的进化过程，病毒却不在其中。

其实拿寄生方式作为反对意见极其牵强，除病毒之外，还有很多完全寄生的生物。在微生物培养技术出现之前，大肠杆菌只能寄生在动物肠道内。为什么大肠杆菌可以是生命，病毒就不行？从更宏观的角度来看，人类也是寄生在生态圈的完全寄生体，只要离开生态圈，人类就无法继续生存。如此看来，人类的寄生行为与病毒的寄生行为并无本质区别，只不过是宏观与微观的差异而已。

那么，到底哪种观点更有道理呢？

根据自然选择理论，生物进化的过程缓慢而连续，不同的生物类型之间，一般都会存在过渡类型。同样的逻辑，在生物与非生物之间，也应该存在一定的过渡类型。病毒可能就是其中的代表，既有生物的特征，也有非生物的特征，是介于生物与非生物之间的过渡态，可能是从非生物向生物的过渡，也可能是从生物向非生物的过渡。之所以存在争议，只是因为人们看待问题的侧重点不同而已。有人重视病毒的生物学特征，有人则重视病毒的非生物学特征。这不是病毒的问题，这是人类认知能力的问题，是以人类为中心的自大的表现。我们总以为所有生命形式都必须符合人类的认知法则，导致我们对病毒的定性必然存在胡说八道的成分。我们误以为自己有能力、有资格、有必要对病毒进行定义和定位，事实并非如此。

客观而言，没有人有资格评判病毒的地位。我们只能在现有认知的基础上，尽量了解病毒的作用机制，而不是非要给病毒下一个决定性的评判。病毒是生命也好，不是生命也好，都无关紧要，那只是描述病毒的方法而已。无论我们持有何种态度，病毒都不在乎。在病毒看来，人类的态度与其他生物的态度没有本质区别，大家都只不过是病毒的宿主。唯一的不同在于，人类可能比其他生物更适合充当宿主。病毒绝不会根据人类的意志而改变自己的特征，它们随便派出一个代表，就足以把人类搞得晕头转向，英国科学家对此有着真切的感受。

布拉德福德市位于英国西约克郡，早期以纺织业和羊毛生产闻名，号称世界羊毛之都。这里虽然地处英伦中部，建筑风格却有着浓郁的德国风情，除了高高的尖顶教堂，许多建筑屋顶都安装有巨大的冷却塔，主要给热水降温，并将冷水循环再利用。一般来说，除了维修工人外，很少有人会钻进冷却塔中去寻找什么东西，但科学家是个例外。

1992年，布拉德福德市意外暴发了肺炎疫情，当地大学的微生物学专家罗博特姆开始着手调查病原体的来源，他异想天开地想要看看当地医院楼顶的冷却塔中是不是藏有什么猫腻。医院是患者集散地，如果病原体污染了冷却塔，就可能随着循环水流向更多的人。于是，罗博特姆选择了一家医院，在冷却塔中取了一些水样。他原本估计冷却塔中缺少足够的营养，应该不会有多少微生物。结果却让他大吃一惊，显微镜检测发现，水样中居然含有大量细菌，以及靠捕食细菌为生的阿米巴原虫和其他原生动物。这些小东西在冷却塔中形成了一个隐蔽的生态系统，长期过着与世隔绝的生活，对纷纷扰扰的外部世界漠不关心。罗博特姆是第一个仔细观察它们的学者，却并没有发现肺炎球菌。正当罗博特姆想要放弃的时候，在显微镜下他又有了意外的收获。他在一种阿米巴原虫内部发现了一个小球，像是球形的细菌，不过要比普通的球菌略小一些。罗博特姆一时弄不清那到底是什么，干脆认为自己发现了一种新型细菌，遂将其命名为布拉德福德球菌。罗博特姆当时怀疑，正是这种小小的球菌导致了本地的肺炎疫情，于是他开始分析这种球菌的DNA序列，看看它们和肺炎球菌有没有相似基因。出乎意料的是，这种小东西跟肺炎球菌没有任何关系。这一结果让罗博特姆非常沮丧。由于缺少科研经费，他不得不于1998年关闭了实验室，对布拉德福德球菌的研究也告一段落。但罗博特姆并不甘心，他把样本保存了起来，辗转交到了法国马赛大学的微生物学同行拉斯科拉手上。

拉斯科拉起初对于老生常谈的球菌并没有什么兴趣，他的研究重点是病毒，而不是细菌，更不是原虫。巧在有一天，他正在显微镜下观察样本，突然想起了老朋友罗博特姆送来的礼物，于是顺手将罗博特姆的样本也放到了显微镜下，只是看了一眼，他就大吃了一惊。他凭直觉认识到，这根本不是什么球菌，而是一种未知的东西。因为它居然拥有20面体的拼装结构，就像一个迷你足球，而这是典型的病毒特征。让拉斯科拉感到困惑的是，要说它是病毒吧，体积又太大了，比普通病毒大了一百多倍，在光学显微镜下就能看得清楚。根据当时的经验，病毒只能在电子显微镜下观察，光学显微镜下只能看到细菌。所以拉斯科拉的第一直觉与罗博特姆相同，仍然认为自己看到的是一种未知的球菌。但随后的发现却令拉斯科拉完全摸不着头脑，那个像足球一样的家伙居然没有核糖体。核糖体原本是所有细菌的标配，否则它们就无法合成蛋白质，因而无法展开生命活动。既然没有核糖体，它就不应该是细菌。

不是细菌，难道真的是病毒么？

拉斯科拉举棋不定，他只能继续观察。既然罗博特姆说他在阿米巴原虫的细胞中发现了那玩意儿，拉斯科拉就准备亲自看看，阿米巴原虫是如何将它吞下去的。但观察结果却与预测完全相反，那个小圆球根本不是被阿米巴原虫吞下去的，而是主动侵入了阿米巴原虫细胞，并且劫持了阿米巴原虫的生化体系，为自己复制了许多拷贝。看到这一幕时，拉斯科拉彻底明白了，那确实不是什么球菌，倒像是典型的病毒。只有病毒才会采用复制的增殖方式，细菌只会用一分为二的分裂方式繁殖。两者的区别在于，病毒增殖就像是工厂生产手表，先将各种零件制作好，然后统一装配成完整的手表，只要零件数量充足，就可以一次性组装很多手表。病毒通过细胞生产自己的基因和蛋白质，然后统一组装出成千上万完整的病毒颗粒。细菌则不然，它们只能由一个细菌分裂为两个细菌，再由两个细菌分裂为四个，依此类推。凡是会分裂的，不是细胞就是细菌，只有病毒才会用装配的方式增殖。

拉斯科拉确信自己发现了一种新型病毒，由于个头儿比较大，因此命名为巨型病毒（mimivirus），英文的原意是模拟病毒，就是模仿细菌的病毒。对巨型病毒的基因分析表明，它们确实是不折不扣的病毒，因为其中含有许多病毒特有的基因。难怪当初罗博特姆没有从基因对比中看出什么名堂，它们和球菌根本就是两类东西。

巨型病毒的概念一经提出，立即在科学界引发了不小的震动。科学家喜欢凑热闹，许多研究人员马上开始转行关注巨型病毒，很快有了更多的发现。他们相继在海洋、河流、冰川、湖泊、喷泉等水体中找到了大量巨型病毒，而且个头儿更大、基因更复杂、看起来也更像是细菌。但各种证据表明，它们无疑仍然属于病毒。

此前发现的病毒大小都在10至100纳米之间，即便是较大的病毒，比如天花病毒，也只有300纳米左右。而巨型病毒的直径可以达到400纳米甚至更大，它们能携带1000多个基因，远超一般病毒的基因数量。相比艾滋病病毒只有9个基因，可见巨型病毒的基因容量何等惊人。最惊人的是在澳大利亚的一个池塘淤泥中发现的潘多拉病毒，无论外形还是基因组都与其他病毒相去甚远，甚至包含有2550个基因，比有些细菌的基因还要多。奇怪的是，巨型病毒所含的基因非常独特，只有7%的基因与已发现的生物同源。但这些基因的系统性并不强，彼此之间的配合稍欠默契。巨型病毒就像是没有原则的乞丐，只要沿路遇到什么好东西就捡起来装进口袋里，只不过巨型病毒捡的全是各种乱七八糟的基因，只要这些基因彼此不会互相排斥，就可以将它们装在一起，假装是同一个病毒的组件。正因为是凑合的产物，巨型病毒的传播能力并不强大，除了攻击阿米巴原虫，对其他生物并不会构成明显的危害。它们的身材实在是太臃肿了，在短兵相接时根本没有优势。

除了结构以外，巨型病毒的生化表现也与其他病毒不同，倒是与细菌差不多。比如有一种妈妈病毒，会在阿米巴原虫细胞内形成一个相对独立的复制结构，就像是在大型工厂内部组建的小型工厂。小型工厂的前后开了两个小门，它们通过前门从细胞内偷取原材料，再从后门运出合成好的零件，然后组装成完整的巨型病毒。

螳螂捕蝉，黄雀在后，当妈妈病毒窃取阿米巴原虫的资源时，它们也被其他病毒盯上了，那就是寄生在妈妈病毒内部的更小的迷你病毒。迷你病毒利用妈妈病毒的小型工厂大量复制自己的基因，从而成为病毒的病毒，研究人员称之为噬病毒体。

这时我们会发现，巨型病毒夹在迷你病毒和阿米巴原虫之间，更像是病毒向细胞进化的过渡形态。与普通病毒相比，它们更像是细菌；但与普通细菌相比时，它们又更像是病毒。总体而言，它们像细菌的成分更多一些，否则不足以养活更小的病毒。如果真是这样，巨型病毒就等于填补了病毒与细菌之间的缺环，使生命进化的链条更加完整而清晰。如此说来，巨型病毒简直就是病毒起源研究的宝贝。

但问题并没有那么简单。

研究病毒起源不同于研究历史，病毒不会留下文字。研究病毒起源也不同于考古，病毒不会留下化石。远古的病毒只留下了一串串乱七八糟的基因序列，而这些序列都被反复涂改过，可能早已面目全非。病毒学家现在能拿到的，其实全是一团乱码，而他们却需要从这一团乱码中读出过去发生的故事。这就好比在垃圾桶里捡出了几张揉成一团的三十年前的旧报纸，内容残缺不全、字迹模糊不清，科学家却要从中还原出当年的世界到底发生了什么。在有些病毒学家看来，追溯病毒的起源压根儿就是不可能完成的任务。但总有一些人并不死心，他们还是决定要试试。梦想总是要有的，万一真的找出什么线索来了呢。

以前生物学家研究某种生物的起源主要是看长相：凡是外形相似的生物，比如老虎和猫，大概都有着相同的祖先。但这种经典方法就像老式收音机一样，已经接近淘汰了。因为受到趋同进化的影响，不同生物在相同的环境里也会表现出相同的性状。比如蝙蝠和鸟都会飞行，起源却完全不同。现在研究生物的起源主要依靠基因序列分析：基因序列差异越大，亲缘关系就越远，反之亦然。亲缘关系比较远的意思是，它们各自进化的时间太久，就像在异乡漂泊经年的浪子，很难再从基因序列中认出家乡的亲人。

基因分析既然可以判断生物之间的亲缘关系，当然就可以帮助我们画出一棵物种进化树，标明哪个物种是根，哪个物种是枝叶。当把所有生物的进化秩序都梳理清楚时，我们只要看一眼进化树，就可以判断某个物种的进化路线。

基因分析的缺点是，只能回溯几十万年，至多100万年左右，再向前追溯时，就会由于差异过大而失去分析价值。就像一个学生抄袭同学的作文，如果改动不大，老师就可以轻而易举地查出他抄袭了谁；如果改动过大，与原文基本没有什么共同点，当然就很难再看出原来的模板。

病毒的起源面临同样的难题，它们与其他生物分开太久，基因差距太大，已经失去了分析价值。尽管有些病毒仍然保留着一些蛛丝马迹，但还是远远不够。科学家只能另想办法，但他们并没有找到更好的办法，他们所能做的就只有猜测。

关于病毒的起源问题，充分体现了科学家的猜谜水平，他们几乎把所有可能的谜底全部讨论了一遍。总的来说，这些猜测可以分为两大类：第一类认为，既然病毒必须寄生在活细胞内部，当然要在细胞出现之后才有可能起源，病毒只能是细胞退化的结果，这就是退化起源假说；第二类认为，病毒的结构远比细胞简单，而简单的事物有理由率先出现，所以病毒应该在细胞之前起源，代表理论为自主起源假说。

一般来讲，这两种逻辑必然有一种是正确的。就像你在厨房炒菜，要么先放油，要么先放盐，总得分出个先后来。其实不然，在这两类观点之外，还有许多其他的观点，他们根本不考虑先放油还是先放盐的问题，反倒直接抓了一把沙子扔进去，把锅里搅得乱七八糟。病毒起源的问题不在于理论太少，而是太多。大家各说各的理由，而且态度都很认真。更麻烦的是，没有一个权威可以坐在主席台上做出最终裁决，告诉我们哪个理论是正确的，哪个理论是错误的。就算是诺贝尔奖获得者，听到这个问题时也会张口结舌，或者顾左右而言他，轻易不敢表态。大家就这样陷入了僵局。

正是在如此复杂的背景下，巨型病毒突然出现了，如同传说中的英雄披着霞光闪亮登场，引得各派人马都很兴奋。他们以山呼海啸般的热情迎接巨型病毒，都把巨型病毒当作自己人，并希望巨型病毒能够主持公道，支持自己的学术观点。然而，不同的巨型病毒居然怀揣着不同的证据，不但没有让事情变得更加清晰，反而把水搅得更浑，让病毒学家倒吸了一口凉气。原本就很混乱的病毒起源问题，因为巨型病毒的出现而变得更加混乱。病毒学家的境遇几乎没有任何改变——不抱太大的希望，但也没有彻底绝望。要想知道病毒学家为什么会在希望与绝望之间不断徘徊，就要先看看他们具体提出了哪些观点，为什么又会把巨型病毒引为知己，而巨型病毒又是怎样啪啪打了他们的脸。

我们先来看看退化起源假说。 H29GpzzRDz3VQyndIaXg3JYG8bFovCahJCc7ELaNFQTHaoEi7XJ3NpHT7VG6S4XO