现在正值感冒和流感季,许多人感染病毒,身体不适。但病毒究竟是什么?它们算是活的吗?
离开宿主细胞后,这些奇特的微观颗粒(即病毒体)只由一小段遗传信息(其长度约为人类基因组所含遗传信息的万分之一),以及一层蛋白质或脂质(脂肪分子)外壳构成。至于这些颗粒是否属于生物,一直存在很大争议,因为它们不符合通常认定的许多生命标准。
尽管人们尚未正式达成共识,无法明确界定生命,大多数定义都包含适应环境、繁殖、响应刺激以及利用能量的能力。
按照所采用的标准,病毒颗粒可能不符合生命的定义。但对包括我在内的一些病毒学家来说,把病毒体称作“病毒”,就像把精子或未受精卵称作“人”。当然,精子是孕育一个人的必要环节,但很少有人会认为,精子或未受精卵就是最终形成的人。
与精子类似,病毒体以百万计地产生。其中许多永远到不了目的地,会在环境中消失并降解。只有当病毒与靶细胞结合并进入细胞后,其复制周期才会开始。
病毒体甚至不一定含有病毒能够制造的大多数分子。例如,诺如病毒的病毒体只含有三种不同的蛋白质和一种RNA(一种与DNA类似的核酸,但构成其骨架的糖不同)。然而,受感染的细胞至少会制造八种不同的病毒蛋白质和四种不同的病毒RNA。
通常,引发疾病症状的也不是病毒颗粒本身。一般来说,感染病毒后,症状要么来自受感染细胞死亡,要么来自免疫系统对这些受感染细胞的反应。
因此,一些病毒学家认为,病毒其实是受感染的细胞,而不是病毒体。
我就是病毒
这个想法听起来或许离奇,但从受孕到生命终结,你的细胞都与病毒密切相关。即使你没有感冒或流感,你身体的一部分仍是病毒,因为人类DNA中容纳着多种不同的病毒。
它们是逆转录病毒,其中最广为人知的例子是HIV。HIV进入人类群体的时间相对较近,但早在人类出现之前,与它十分相似的病毒就一直在感染我们以及人类进化而来的生物。
HIV会感染免疫细胞;而如果逆转录病毒感染的是产生卵子或精子的细胞,其病毒DNA就可能遗传给后代。数百万年来,这些病毒逐渐失去了产生感染性颗粒的能力,但有些却发展出其他重要功能,如今已是人类生命不可或缺的一部分。
一个经过深入研究的例子是一种名为合胞素-1(Syncytin-1)的蛋白质,它对胎盘发育至关重要。它最初是一种逆转录病毒蛋白,大约在2400万年前进入了后来孕育出人类的猴类群体。如果从我们的DNA中删除这种蛋白质,人类很快就会灭绝,因为我们将无法形成具有正常功能的胎盘。
所有这些很久以前嵌入我们DNA中的病毒都称为内源性逆转录病毒(ERV)。在人类中,ERV早已失去产生感染性病毒体的能力,但并非所有动物都是如此。猪内源性逆转录病毒(Pig ERVs)例如能够产生感染性颗粒,因此在考虑移植猪器官时令人担忧,因为已知它们能在实验室中感染人类细胞。
界限模糊
如果把病毒看作受感染的细胞,而不是病毒体,那么甚至可以认为能够感染我们的病毒有超过99.9%是人类成分。这是因为它们要制造更多病毒,需要利用你细胞中的许多人类蛋白质或其他分子,而这些分子由你的DNA编码。
人类细胞的复杂程度远远超过最大的病毒,病毒可以利用这一点弥补自身的简单性。病毒和宿主细胞有许多共同需求:它们需要制造RNA、蛋白质和脂质,也需要获得生产这些物质的原材料。宿主细胞已经具备所有必要成分,因此病毒只需以病毒基因组的形式提供自己的指令,就能让细胞完成大部分工作。
制造病毒所需的细胞蛋白质远多于病毒蛋白质。病毒只需提供宿主细胞无法制造的少数成分的指令。例如,流感病毒等病毒体带有脂质膜。这层膜通常由宿主的细胞膜回收利用而来。再加上几种病毒蛋白质,就能将其改造成病毒体的膜外壳。
病毒利用宿主成分,也清楚地说明了为什么研发有效的抗病毒药物如此困难。与癌症治疗的情况类似,受感染的细胞与正常人体细胞几乎没有区别,因此要研制一种只攻击受感染细胞的药物极具挑战性。要发挥疗效,就必须靶向受感染细胞中那一小部分纯粹属于病毒的成分,同时不伤害其余部分。
那么,病毒是活的吗?这个问题仍无定论,答案确实取决于你如何定义病毒。不过有一点似乎很明确:感染我们的病毒可以说有一部分是人类,而我们也有一部分是病毒。

