多年來,沃爾夫致力于結合分子病毒學、生態學、進化生物學和人類學等方法來研究地球上微生物的生命多樣性。對于具有如此特異之生命形式的病毒,他提出的一個問題是:寄宿在地球上幾乎每一種細胞有機體內的所有這些病毒,有著如此驚人的多樣性和豐富性,難道就只有負面作用嗎?提起病毒,人們通常會聯想到,那是一種微小的致病的病原體;它們的存在,就意味著毒害和破壞。對人類病毒的大部分研究,也都側重于病毒的病原體作用。然而,曾獲哈佛大學免疫學和傳染病學博士學位的美國科學家內森·沃爾夫不這么看,他認為這種負面偏見不僅影響到我們對病毒的認識,也影響到一直以來我們對病毒的研究。
沃爾夫給出的答案是:絕對不會!盡管病毒必須感染生命體的細胞才能完成其生命周期,但這并不意味著它們的命運就是引起破壞,我們地球現有的平衡依賴于病毒世界的行動,它們的殺滅作用具有深遠的影響。另外一些科學家在2006年給出了研究得出的例證:據估計,海洋系統中每天有20%~40%的細菌是由病毒殺死的。這些死亡提供了巨大的有機物質來源,它們向海洋環境釋放出氨基酸、碳和氮,而在這種海洋營養物循環中,病毒起主要作用。
此外,雖然關于病毒在調節生物多樣性方面的作用的研究還處在起步階段,但基本可以認定,病毒有助于維持像細菌這樣的重要的環境角色的多樣性,實際上病毒起著“聯邦反托拉斯檢察官”的作用,即它可以防止任何一種細菌變得占絕對優勢。不止于細菌,病毒會在絕大多數生物身上留下印記,目前所知,多達8%的遺傳物質是病毒帶給我們的。病毒以其超高的突變率和彼此交換遺傳信息的超強能力,推動了生物演化之遺傳多樣性,有利于通過自然選擇形成新的基因。
還有研究表明:盡管病毒帶給人類很多恐懼和傷害,但它們中有許多噬菌體,主要感染細菌,比如我們微生物群落中的那些細菌。近年來,剛剛開始通過基因組學揭示這些噬菌體在自然界和我們身體內的多樣性和表現形式。但噬菌體作為強效抗菌劑的作用并不神秘。作為細菌的感染者,噬菌體是地球微生物群體正常和普遍的組成部分。當針對人類病原體時,它們可以拯救生命。
噬菌體,顧名思義,就是細菌吞噬者,它本身就是病毒,病毒中最為普遍和分布最廣的群體。噬菌體能與包括人類在內的動物形成互惠關系。它們確保把我們的微生物數量控制在一定范圍內;作為回報,我們為它們提供一個充滿細菌的環境,供它們寄生。有科學家甚至推測,噬菌體是我們最原始的免疫系統,即動物守住微生物進入體內的最簡單手段。
美國耶魯大學教授卡爾·齊默在2015年出版的暢銷書《病毒星球》中,對病毒給出了一個十分公允的評價:病毒肉眼不可見,卻在地球生態系統中非常活躍。它們把DNA從一個物種搬運到另一個物種,為生物演化提供了新的遺產材料。病毒也對大量生命體的生存進行了調節,從微生物到大型哺乳動物,無一不受到它們的影響。病毒的作用不僅限于生物,它們還會影響地球的氣候、土壤、海洋和淡水。放眼演化歷程,不管哪一種動物、植物或微生物,它們的演化都離不開這些微小卻威力無邊的病毒。這些病毒和我們共同擁有這個星球——所謂“病毒星球”。
我們對于這個星球上病毒的多樣性、豐富性及其生態意義的認識,其實才剛剛起步。