世界充滿“病毒”

豐豆

說起病毒，總會讓人聯想到疾病。雖然病毒能夠奪走人類的生命，但它在另一些方面也是對人類有益的，比如病毒可以消退對漁業生產造成巨大危害的赤潮。據最新的研究結果顯示，病毒還在保護海洋生物多樣性方面起著關鍵作用。

在地形獨特的日本高知縣浦內灣，零散分布著真鯛和鰤魚的養殖場，為當地人提供了豐富的海產品。但是，那里赤潮頻頻發生，令漁業相關人士非常苦惱。約30年前，高知大學教授長崎慶三首次發現了引發赤潮的病毒——它將浮游生物作為宿主。在之后的研究中長崎教授帶領的研究小組逐漸發現，赤潮的消退同樣與病毒有關。

可以使用病毒來防止受害金額達數十億日元的赤潮發生嗎？據日本水產技術研究所稱，目前已在新潟縣佐渡島等海域進行了實證實驗。出于對海洋生態環境的保護，實證實驗使用的是當地海底的淤泥，這些淤泥中儲存了以前赤潮發生時的病毒。研究人員將這些淤泥冷凍，把里面的有害細菌和藻類種子等殺死，只剩下病毒。當赤潮發生時，再將這些冷凍的淤泥重新放入大海，里面的病毒便可以殺死浮游生物，使赤潮更早消退。實驗顯示，冷凍的淤泥放入大海數日后，海水中引發赤潮的某種浮游生物只剩下約1%。病毒只殺滅特定的赤潮浮游物，于其他的浮游生物和水產生物無害，而且病毒的繁殖能力非常強，用少量淤泥就可以取得消退赤潮的效果。

如果能借助病毒的力量來消退赤潮，這將是一件劃時代的事。但是長崎教授稱這并沒有那么簡單，因為他發現赤潮與病毒間有著更加復雜的機制：雖然浮游生物感染病毒后幾乎全部被殺滅，但總有極少部分幸存下來并繼續繁殖，很快又會發展至能夠引發赤潮的狀態。

那么，為何病毒重復著與被殺滅宿主共存的循環呢？長崎認為，原本海里就有各種各樣的浮游生物，它們各自的目標就是大量繁殖，成為一方霸主。而在某種條件下勝出的浮游生物就會引發赤潮。但是，生態系統似乎不允許某一特定物種一直占據絕對優勢，而病毒或許就在其中起著一定的作用，并由此造就了海洋生物的“多樣性”。在病毒的作用下，浮游生物被分解后會作為營養成分留在原來海域，維持著該海域物種豐富多樣的狀態。因此，病毒一方面可以殺滅浮游生物，另一方面又能使海洋變得豐饒。

病毒讓樹袋熊在危機中進化

作為澳大利亞象征的樹袋熊（考拉）正瀕臨滅絕。澳大利亞專家們曾預測，在未來三代，考拉的數量將減少24%，理由之一是33萬只考拉中有一些會因感染病毒而死亡。不過，有研究人員稱，病毒或許也促進著考拉的進化。

土地開發、森林火災和干旱造成的環境惡化，使病毒感染蔓延。與艾滋病一樣，即使考拉感染了病毒，也不一定會發病。但是如果生活空間狹小，精神上和肉體上的壓力過大，它們就容易發病。

2000年，逆轉錄病毒（Retroviridae）被確認為考拉的死因。這種病毒可引發白血病和惡性淋巴瘤等癌癥。逆轉錄病毒已經受到全世界科學家的關注，因為病毒感染不僅會在考拉群中擴散，還會改變考拉的基因結構并遺傳給下一代。盡管這種現象很少出現，但在病毒流行時卻極有可能會發生，因此被稱為“病毒潛在化”現象。

生活在澳大利亞東海岸最北側昆士蘭州的考拉，幾乎都攜帶有病毒。潛在化（內源性）病毒有時反而可以促使宿主進化。例如，人類等哺乳動物的胎盤，就是300萬年前伴隨著潛在的以逆轉錄病毒為主的各種病毒進化而來的。內源性逆轉錄病毒與人類的進化關系密切，是哺乳動物生殖所必需的，也是妊娠不可或缺的基因。在將澳大利亞大陸分離出去的岡瓦納大陸，哺乳動物積極攝取包括逆轉錄病毒在內的各種病毒，從而使胎盤不斷進化。

那么，感染病毒究竟是導致考拉滅絕還是進化呢？據2019年公布的研究結果稱，病毒潛在化可能使考拉抗感染能力增強。日本東海大學醫學部講師中川草認為，病毒原本并沒有想讓宿主患病，只是采取了一種最有效的方法來使自身變強大，病毒潛在化現象似可解釋為基因組中病毒與宿主之間的共存共榮關系。

利用病毒治病

病毒給普通人的印象是，一旦感染就會犯病。但其實即使是身體健康的人，其體內也有許多病毒。那么，這些病毒在人體內到底干什么呢？東京大學醫科學研究所副教授佐藤佳帶領的研究小組對健康人體內的病毒進行全面調查后發現，人體內至少有39種病毒，其中27種分布在血液、大腦、心臟、肺、肝臟和肌肉內。我們都知道，健康的人體內隱藏的病毒會潛伏很長時間，比如兒童時期得了水痘后，病毒會在神經節長期潛伏，但不會引發疾病；而一旦免疫功能下降時，就會出現帶狀皰疹等皮膚病癥。

如果能夠詳細了解病毒的具體結構，或許可以揭開某些病毒宿主不會發病，而其他物種卻會發生嚴重疾病的謎團。為什么新型冠狀病毒在以蝙蝠為宿主時不會引起疾病，而是與之共生，但在人體中卻會引發疾病？為什么很多感染新冠病毒的人都是輕癥，但有一部分患者病情非常嚴重？

病毒一方面會導致疾病，另一方面也具有附著并殺死細胞的特性，因此也對治療疾病起到作用。在抗生素尚未出現的20世紀初，噬菌體（侵入細菌細胞的病毒）療法被廣泛用于治療對人類威脅巨大的傷寒、痢疾和霍亂等感染疾病。但自1928年青霉素被發現、1940年代抗生素進入實用化后，噬菌體療法便逐漸退出臨床治療。最近，西方各國又開始關注噬菌體療法，原因是出現了導致青霉素等很多類型的抗生素失效的多藥耐藥菌，以及一種讓“最后一根救命稻草”的抗菌藥卡巴頭孢素失效的細菌，這些可怕的細菌正威脅著醫療現場。有研究預測，到2050年全世界每年因耐藥性而死亡的人數將達到1000萬。此外，抗生素在殺滅引發疾病的細菌的同時還會殺滅體內常在細菌，而噬菌體只殺滅特定細菌。

2016年，美國發生了一件讓全世界都知道噬菌體療法的事情。加利弗尼亞大學圣迭戈分校的醫院接收了一位在埃及旅游時感染多藥耐藥菌而出現多臟器功能衰竭綜合征的男性。由于沒找到有效的治療方法，救丈夫心切的妻子通過網上搜索發現了噬菌體療法，并與主治醫師協商嘗試用這種方法救治。主治醫師隨后聯系了研究噬菌體療法的科研團隊，得克薩斯大學的研究小組找到了多個可以殺滅男性患者體內致病菌的噬菌體。為了采取噬菌體療法救治這名男子，主治醫師向美國藥品食品局提出緊急使用未獲得許可藥物的申請，經過一番波折，終于用噬菌體療法挽救了患者的生命。

2020年，日本的植松教授帶領的研究小組發表了與噬菌體療法相關的動物實驗成果，得出的結論是噬菌體本身并不能治病，起作用的是其所攜帶的酶。當給染病的老鼠喂食帶有噬菌體的食物，在噬菌體攜帶的酶的作用下，九成的老鼠可以活過一周。植松教授認為，噬菌體應用范圍很廣泛。比如，在食品中加入噬菌體，可以延長食品保質期；在化妝液中加入噬菌體，可以預防痤瘡等。在未來噬菌體還有可能用于抑制農田土壤細菌的滋生，提高農作物的抗病能力和產量。

用病毒治療癌癥的研究也在推進。病毒侵入細胞后會迅速增殖并感染、破壞細胞；而為了抵抗病毒，宿主與生俱來的免疫系統也會殺滅被感染的細胞。利用病毒和免疫系統兩種機制來對付癌細胞的方法就是病毒療法，它試圖通過生物技術手段讓病毒只感染癌細胞，有望用來治療手術、抗癌劑和放化療等常規手段無法奏效的頑固型癌癥。

日本東京大學醫科學研究所教授藤堂具紀等人正在開發用于治療惡性腫瘤的病毒，治療實驗主要針對惡性腫瘤中難以治愈的膠質細胞瘤。據稱，通過對多個臨床實驗結果的計算，病毒治療的好轉率比常規治療高出15%。藤堂說，通過生物技術手段改變后的病毒保留了原來的性質，也就是說即便患者對病毒產生抗體，病毒照樣能夠破壞其體內癌細胞，治療效果不會減弱。同時，藤堂等人還將臨床研究范圍擴大至前列腺癌和惡性間皮瘤等其他癌癥，并調查了反復用藥的安全性和持續效果等。東京大學生產技術研究所特聘教授甲斐知惠子帶領的研究小組也發現，麻疹病毒會附著在乳腺癌細胞表面并使之受到感染。據此，研究人員通過基因操作，制作出只感染癌細胞的病毒，并在移植了人類癌癥病毒的實驗鼠身上確認了轉基因病毒具有抑制癌細胞增殖的作用；另外動物實驗還證明經過基因操作后的病毒對胰腺癌也具有相同效果。

病毒或可揭開生命進化之謎

病毒是生物還是非生物？生物和非生物的界限在哪里？最近接連發現了顛覆以往定義的病毒，這或許會成為探索生命進化之謎的鑰匙。

1992年，英國布拉德福德醫院首次發現了一種病毒，大小為500納米，外圍還有一層厚達300納米的纖維狀物質，是一種超大病毒。最初它被視為細菌，但由于沒有細菌所必備的基因，在電子顯微鏡觀察下，又與令昆蟲感染的虹色病毒相似，因此被稱為“巨型病毒”（Mimivirus）。

在Mimivirus被發現后，人們又陸續發現了更多的巨型病毒。2013年，一種約為Mimivirus兩倍大、直徑約1毫米的“潘多拉病毒”（Pandoravirus）被發現；2014年在西伯利亞凍土層，一種直徑達1.5毫米的“闊口罐病毒” （Pithovirus）被發現。這些病毒不僅體型大，而且構造也更為復雜。

一直以來，病毒被認為是由內含遺傳信息的蛋白質外殼形成的“物質（非生物）”，只要纏上宿主，它就可以利用最少的基因來成功復制。然而，擁有1000個基因之多（普通病毒的基因通常在100個以下）的巨型病毒的出現引起了廣泛關注，其謎團也在被陸續揭開。普通病毒沒有合成蛋白質的功能，只能依靠宿主，但巨型病毒不僅可以利用宿主，還具有可以自己合成蛋白質的酶，Mimivirus甚至具有免疫系統那樣的構造。可以說，巨型病毒的發現，促使全世界的研究者不斷去揭開病毒起源及生命進化之謎。