了解演化的朋友应该都知道,只要往上追溯,任何两个生物都能追溯到某个共同祖先,而祖先还能继续溯源到祖先的共同祖先,最终构建起一棵足以囊括古今众生的演化之树。大家熟悉的演化树大概就是这个样子的。然而病毒却似乎不在这棵树上。大部分病毒的结构很简单,基本上就是一个蛋白质构成的外壳包着一些遗传物质,平时就与死物无异,一旦感染细胞,它们就将自己的基因注入宿主细胞当中,利用宿主细胞复制自身产生新的病毒。
这种奇怪的生活方式让我们难以将其置于演化之树的任何地方。病毒是生物吗?它们又从何而来呢?下面,我们就来看看病毒起源的三个假说。病毒的故事或许还要从远古说起。在那个了无生机的地球上,海洋占据了世界的绝大部分,而无垠的大海之下是数亿年连绵不断的火山活动。在某些机缘巧合之下,海水中产生了史上第一批有机大分子,从而点燃了生命的星星之火。生命最初或许就诞生在类似这样的地方。
慢慢的,有一些大分子,比如说RNA,DNA以及蛋白质开始或独立或彼此协作地复制自身,这个阶段可以称为“分子生命”。然而在一片祥和的分子生命中却产生了一个异类,那就是包括现存所有生物的最近共同祖先“露卡”(LUCA)在内的一些分子生命,它们发展出了一个改变了生命法则的结构,那就是细胞。
拥有膜结构的细胞可以更好地保护其中娇弱的RNA和蛋白质等核心大分子,极大增强了这些生物的适应力,意味着它们会把原始的分子生命摁在地上摩擦。而有一种假说就认为,病毒正是原始分子生命世界的遗民,它们在在最后一刻创造出了寄生的生活方式,反过来利用了敌人的细胞结构,宛如一群远古的复仇之魂,对于夺取它家园的族裔作着永恒的抗争。
这个假说一度十分盛行,毕竟病毒的构造是如此简单,乃至简陋,它们与细胞生命的差异又是如此巨大。基因这浓眉大眼的也能叛变?对,在这个假说里,基因为了让自己流传下去什么事情都做得出来。细菌中广泛存在一种名叫“质粒”(plasmid)的小片段环状DNA,这些基因基本上就是一群打工仔临时工,细菌随时可以从环境中吸收它们为己所用,也随时可以赶走它们。
于是在漫长的演化中,有些质粒学会了一件事:我们不要一辈子打工!这些质粒从打工仔变成了二五仔,反过来把它们的细菌老板给劫持了,夺走了细菌所有的营养来复制自身。随着时间推移,有些质粒就变成了病毒。进入21世纪以后,一系列发现开始让科学家愈发意识到病毒的起源还有别的可能性。
2003年,科学家发现了一种非常不讲道理的病毒——“拟菌病毒”(Mimivirus),这个病毒的体型达到了0.4到0.5微米,在显微镜下看都快跟细菌差不多了。引发这次疫情的冠状病毒都被认为是比较大的一类病毒了,体型也不到0.1微米。
从此,病毒与某些单细胞生物的界限开始变得模糊了起来,比如说“拟菌病毒”的结构与基因和一类叫做“古菌”的单细胞生物非常相似,唯一的不同是,拟菌病毒丢失了一部分自主完成细胞分裂的关键基因,所以不得不寄生在其它生物的细胞当中,利用宿主的细胞来生长繁殖。那么,病毒究竟应该是远古的复仇之魂,还是叛逃的基因,亦或是堕落的生物呢?这三种假说都有合理之处,同时也存在着不能解释的问题。
也许,病毒的起源故事远比这一切假说都更加复杂,甚至未必有着唯一的来源。我们可能永远也弄不清病毒从何而来,但是病毒却真真切切地在我们的演化中留下了深深的烙印。由于病毒无比强大的变异能力,我们永远也无法预测何时何地会出现一个对我们有致命威胁的病毒,最终逼得很多生物不得不采取一些用变异打败变异的手段。
“最好”的病毒,是既不引起太严重的症状(不然搞死了宿主自己也完蛋),但也不能太温和(毕竟宿主身上往往同时寄生着别的病毒,抢资源的时候该下的狠手还是得下)。所以在漫长的演化中,这种博弈会促使病毒最终与宿主达成某种默契,比如说人类与可能会引起普通感冒的鼻病毒就属于这种关系。但是,病毒会变异,有些变异会导致病毒的宿主改变。
病毒与新的宿主没有长期磨合的默契,就会出现“下手没轻没重”的问题,其中有些下手特别重的就会给宿主带来致命疾病。在长期的演化中,人类已经和那些从远古祖先开始一路陪伴的病毒达成完美默契了,与从家畜那里来的病毒,比如麻疹、流感等等,磨合得还不完美,但多少有点默契,所以极少引起很严重的疫情。唯独来自于野生动物的病毒跟我们丝毫没有一丁点磨合,因此引起大瘟疫的疾病几乎全部来自野生动物。