編者按
病毒是如何起源的？科學(xué)家在研制抗擊新冠病毒的藥物中，正在進(jìn)行哪些工作？針對新冠病毒研發(fā)有效的臨床救治藥物，努力提高治愈率，降低病死率，是當(dāng)前我國科研工作者應(yīng)急攻關(guān)的重中之重。2月15日，在國務(wù)院聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制就新冠病毒藥物研發(fā)和科研攻關(guān)最新進(jìn)展情況在北京舉行的新聞發(fā)布會上，科技部生物中心主任張新民介紹，藥品篩選和治療方案已取得積極進(jìn)展：科技部組織全國優(yōu)秀的科研團(tuán)隊(duì)，利用計(jì)算機(jī)模擬篩選、體外酶活性測試等方法對七萬多個藥品或化合物進(jìn)行篩選，目前，科研攻關(guān)組已聚焦到少數(shù)幾個藥品，磷酸氯喹、倫地西韋、法匹拉韋等一批藥物先后開展臨床試驗(yàn)，目前部分藥物已經(jīng)初步顯示出良好的臨床療效，本期周刊聚焦病毒的起源和藥物研發(fā)以及心理抗疫。
大部分病毒的結(jié)構(gòu)很簡單，基本上就是一個蛋白質(zhì)構(gòu)成的外殼包著一些遺傳物質(zhì)，平時就與死物無異，一旦感染細(xì)胞，它們就將自己的基因注入宿主細(xì)胞當(dāng)中，利用宿主細(xì)胞復(fù)制自身產(chǎn)生新的病毒。病毒是生物嗎？它們又從何而來呢？下面，我們就來看看病毒起源的三個假說。
假說一 遠(yuǎn)古大分子。有一些大分子，比如RNA、DNA以及蛋白質(zhì)開始或獨(dú)立或彼此協(xié)作地復(fù)制自身，這個階段可以稱為“分子生命”。然而在一片祥和的分子生命中卻產(chǎn)生了一個異類，那就是包括現(xiàn)存所有生物的最近共同祖先“露卡”（LUCA）在內(nèi)的一些分子生命，它們發(fā)展出了一個改變了生命法則的結(jié)構(gòu)，那就是細(xì)胞。擁有膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞可以更好地保護(hù)其中嬌弱的RNA和蛋白質(zhì)等核心大分子，極大增強(qiáng)了這些生物的適應(yīng)力，意味著它們會把原始的分子生命摁在地上摩擦。有一種假說（The Virus-First Hypothesis）就認(rèn)為，病毒正是原始分子生命世界的“遺民”。這個假說一度十分盛行，畢竟病毒的構(gòu)造是如此簡單，乃至簡陋，它們與細(xì)胞生命的差異又是如此巨大。
有些病毒經(jīng)提純后還能形成結(jié)晶，這對于細(xì)胞生物是無法想象的。更實(shí)錘的證據(jù)來自“擬病毒”（Virusoid），它就是一個RNA分子。擬病毒沒辦法直接感染細(xì)胞，但是它可以感染病毒，確切地說是在某些病毒感染細(xì)胞的時候通過搭便車來順便復(fù)制自己、擴(kuò)散自己，從而能引發(fā)一些諸如人類丁型肝炎之類的疾病。
假說二 “叛逃”的基因。基因也能叛變？對，在這個假說（The Progressive Hypothesis）里，基因?yàn)榱俗屪约毫鱾飨氯ナ裁词虑槎甲龅贸鰜怼?/p>
細(xì)菌中廣泛存在一種名叫“質(zhì)粒”（plasmid）的小片段環(huán)狀DNA，這些基因基本上就是一群打工仔、臨時工，細(xì)菌隨時可以從環(huán)境中吸收它們?yōu)榧核茫搽S時可以趕走它們。
在很多細(xì)菌中，除了自身原本的DNA以外，還經(jīng)常會有一些小片段的環(huán)狀DNA，那些被稱為質(zhì)粒。于是在漫長的演化中，有些質(zhì)粒學(xué)會了一件事：我們不要一輩子打工！這些質(zhì)粒從打工仔變成了二五仔，反過來把它們的細(xì)菌老板給劫持了，奪走了細(xì)菌所有的營養(yǎng)來復(fù)制自身。隨著時間推移，有些質(zhì)粒就變成了病毒。
細(xì)菌經(jīng)常會遭受一類叫作“噬菌體”的病毒感染，有些觀點(diǎn)認(rèn)為噬菌體來源于質(zhì)粒。而人類以及所有動物、植物的細(xì)胞和細(xì)菌很不一樣，我們都屬于“真核生物”，細(xì)胞當(dāng)中并沒有細(xì)菌那樣的質(zhì)粒，但還是有那么一些基因蠢蠢欲動。它們不肯在染色體上好好待著，而是在細(xì)胞核里左右橫跳，一會兒跑到這個染色體上，一會兒跑到那個染色體上。不過這幫調(diào)皮搗蛋的基因倒是有一個仙風(fēng)道骨的名字——轉(zhuǎn)座子（transposon）。
根據(jù)分子生物學(xué)檢測，很多轉(zhuǎn)座子都擁有和病毒非常相似的基因序列，兩者將自己整合進(jìn)宿主細(xì)胞染色體的機(jī)制也高度相似。尤其是其中的“病毒樣逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子”（Retrotransposon）與某些病毒簡直相似到了令人發(fā)指的程度，唯一的不同只是這些轉(zhuǎn)座子還不能像病毒一樣在細(xì)胞之間遷移而已。
然而病毒的身世到這里卻依舊撲朔迷離，因?yàn)樗鼈兏揪筒蛔裱话闵锏难莼Ｊ健?/p>
病毒感染的一般流程是：把自己的基因注入宿主細(xì)胞當(dāng)中，然后利用宿主細(xì)胞復(fù)制自己的基因，并且制造構(gòu)建病毒顆粒所需的各種材料，最后操控細(xì)胞將病毒顆粒的各個零件連同病毒的基因一起包裝成新的病毒顆粒，釋放出去感染別的細(xì)胞。但是在這個過程中，病毒每時每刻都在和各種生物交換基因。
比如說病毒在指揮宿主細(xì)胞包裝病毒顆粒的時候，有時候會把一些宿主細(xì)胞的DNA給一塊包進(jìn)去，或者不小心在宿主細(xì)胞當(dāng)中留一點(diǎn)點(diǎn)自己的基因。哺乳動物中有一個用來阻止母體免疫系統(tǒng)攻擊胎兒的基因，就是某個病毒在一億多年前不小心落在我們細(xì)胞中的。而在病毒跨物種傳播的時候，經(jīng)常導(dǎo)致基因從一個物種轉(zhuǎn)移到另一個物種。
假說三 沉淪的細(xì)胞生物。進(jìn)入21世紀(jì)以后，一系列發(fā)現(xiàn)開始讓科學(xué)家愈發(fā)意識到病毒的起源還有別的可能性。
2003年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種非常不講道理的病毒——“擬菌病毒”（Mimivirus），這個病毒的體型達(dá)到了0.4到0.5微米，在顯微鏡下看都快跟細(xì)菌差不多了。引發(fā)這次疫情的冠狀病毒都被認(rèn)為是比較大的一類病毒了，體型也不到0.1微米。
2008年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了第二種大病毒，將其命名為“媽媽病毒”（Mamavirus），從此一種又一種“大病毒”（Giant Virus）開始接二連三地出現(xiàn)在人類的視野中，到2013年發(fā)現(xiàn)的“潘多拉病毒”（Pandoravirus）更是把最大病毒的記錄刷到了1微米以上。
目前已知最大的病毒“潘多拉病毒”，它看上去和一個細(xì)菌幾乎沒什么區(qū)別。
從此，病毒與某些單細(xì)胞生物的界限開始變得模糊了起來，比如說“擬菌病毒”的結(jié)構(gòu)與基因和一類叫作“古菌”的單細(xì)胞生物非常相似，唯一的不同是，擬菌病毒丟失了一部分自主完成細(xì)胞分裂的關(guān)鍵基因，所以不得不寄生在其他生物的細(xì)胞當(dāng)中，利用宿主的細(xì)胞來生長繁殖。
于是就有了病毒起源的第三種假說（The Regressive Hypothesis），認(rèn)為病毒本質(zhì)上是墮落的生物。有些單細(xì)胞生物在長期寄生生活中，逐漸退化掉絕大部分細(xì)胞結(jié)構(gòu)，最終變成了這種“活死人”一般的樣子，而像擬菌病毒之流就是剛剛開始墮落的古菌。
為什么致命病毒總是來自野生動物呢？讓我們從演化的角度分析一下。
“最好”的病毒，是既不引起太嚴(yán)重的癥狀（不然搞死了宿主自己也完蛋），但也不能太溫和（畢竟宿主身上往往同時寄生著別的病毒，搶資源的時候該下的狠手還是得下）。所以在漫長的演化中，這種博弈會促使病毒最終與宿主達(dá)成某種默契，比如說人類與可能會引起普通感冒的鼻病毒就屬于這種關(guān)系。
但是，病毒會變異，有些變異會導(dǎo)致病毒的宿主改變。病毒與新的宿主沒有長期磨合的默契，就會出現(xiàn)“下手沒輕沒重”的問題，其中有些下手特別重的就會給宿主帶來致命疾病。
在長期的演化中，人類已經(jīng)和那些從遠(yuǎn)古祖先開始一路陪伴的病毒達(dá)成完美默契了，與從家畜那里來的病毒，比如麻疹、流感等等，磨合得還不完美，但多少有點(diǎn)默契，所以極少引起很嚴(yán)重的疫情。唯獨(dú)來自野生動物的病毒跟人類絲毫沒有一丁點(diǎn)磨合，因此引起大瘟疫的疾病幾乎全部來自野生動物。因此，希望大家平時盡量遠(yuǎn)離野生動物，包括流浪動物，更不要去飼養(yǎng)、食用野生動物。（作者：唐騁 作者單位：中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心）
