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病毒所留下的印记
http://www.100md.com 2020年3月6日 科普时报 2020.03.06
    

    一种茧蜂科黄蜂正把卵产进一条毫不知情的毛虫体内。受害者的免疫系统受到黄蜂所“使用”的病毒压制。这种病毒叫多态DNA病毒,它已进化出一种与黄蜂的互利关系:它在黄蜂的卵巢内复制并同蜂卵一起注入毛虫体内,可抑制宿主毛虫的免疫系统,从而有利于保护蜂卵(当蜂卵孵化成幼虫后,幼虫就将所寄生的毛虫作为食物)。黄蜂帮助了病毒,病毒也帮助了黄蜂。

    提起病毒,人们通常会联想到,那是一种微小的致病的病原体;它们的存在,就意味着毒害和破坏。对人类病毒的大部分研究,也都侧重于病毒的病原体作用。然而,曾获哈佛大学免疫学和传染病学博士学位的美国科学家内森·沃尔夫不这么看,他认为这种负面偏见不仅影响到我们对病毒的认识,也影响到一直以来我们对病毒的研究。
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    多年来,沃尔夫致力于结合分子病毒学、生态学、进化生物学和人类学等方法来研究地球上微生物的生命多样性。对于具有如此特异之生命形式的病毒,他提出的一个问题是:寄宿在地球上几乎每一种细胞有机体内的所有这些病毒,有着如此惊人的多样性和丰富性,难道就只有负面作用吗?

    沃尔夫给出的答案是:绝对不会!尽管病毒必须感染生命体的细胞才能完成其生命周期,但这并不意味着它们的命运就是引起破坏,我们地球现有的平衡依赖于病毒世界的行动,它们的杀灭作用具有深远的影响。另外一些科学家在2006年给出了研究得出的例证:据估计,海洋系统中每天有20%~40%的细菌是由病毒杀死的。这些死亡提供了巨大的有机物质来源,它们向海洋环境释放出氨基酸、碳和氮,而在这种海洋营养物循环中,病毒起主要作用。

    此外,虽然关于病毒在调节生物多样性方面的作用的研究还处在起步阶段,但基本可以认定,病毒有助于维持像细菌这样的重要的环境角色的多样性,实际上病毒起着“联邦反托拉斯检察官”的作用,即它可以防止任何一种细菌变得占绝对优势。不止于细菌,病毒会在绝大多数生物身上留下印记,目前所知,多达8%的遗传物质是病毒带给我们的。病毒以其超高的突变率和彼此交换遗传信息的超强能力,推动了生物演化之遗传多样性,有利于通过自然选择形成新的基因。
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    还有研究表明:尽管病毒带给人类很多恐惧和伤害,但它们中有许多噬菌体,主要感染细菌,比如我们微生物群落中的那些细菌。近年来,刚刚开始通过基因组学揭示这些噬菌体在自然界和我们身体内的多样性和表现形式。但噬菌体作为强效抗菌剂的作用并不神秘。作为细菌的感染者,噬菌体是地球微生物群体正常和普遍的组成部分。当针对人类病原体时,它们可以拯救生命。

    噬菌体,顾名思义,就是细菌吞噬者,它本身就是病毒,病毒中最为普遍和分布最广的群体。噬菌体能与包括人类在内的动物形成互惠关系。它们确保把我们的微生物数量控制在一定范围内;作为回报,我们为它们提供一个充满细菌的环境,供它们寄生。有科学家甚至推测,噬菌体是我们最原始的免疫系统,即动物守住微生物进入体内的最简单手段。

    美国耶鲁大学教授卡尔·齐默在2015年出版的畅销书《病毒星球》中,对病毒给出了一个十分公允的评价:病毒肉眼不可见,却在地球生态系统中非常活跃。它们把DNA从一个物种搬运到另一个物种,为生物演化提供了新的遗产材料。病毒也对大量生命体的生存进行了调节,从微生物到大型哺乳动物,无一不受到它们的影响。病毒的作用不仅限于生物,它们还会影响地球的气候、土壤、海洋和淡水。放眼演化历程,不管哪一种动物、植物或微生物,它们的演化都离不开这些微小却威力无边的病毒。这些病毒和我们共同拥有这个星球——所谓“病毒星球”。

    我们对于这个星球上病毒的多样性、丰富性及其生态意义的认识,其实才刚刚起步。, http://www.100md.com(尹传红)