病毒被視為“微生物”家族中的敗類，人人避之如瘟疫。有些病毒的確很可怕，比如，流感病毒每年導(dǎo)致全世界25萬至50萬人死亡；從1981年至今，引起艾滋病的人類免疫缺陷病毒（HIV） 已造成超過4000萬人死亡；還有具有高度傳染性和危險性的埃博拉病毒——2014年開始的北非埃博拉疫情在一年半內(nèi)造成約1.1萬人死亡。也有些病毒危害較小，比如胃腸炎病毒以及感冒病毒。但不管怎樣，病毒被冠以“毒”之名也不算冤枉。

病毒的形體極其微小——以麻疹病毒為例，它只有肺炎細(xì)菌的萬分之一，而肺炎細(xì)菌本身直徑也不到1微米——以至于在普通顯微鏡下觀察不到。直到20世紀(jì)上半葉，它們才在電子顯微鏡下顯形，并漸漸為人所了解。

病毒的種類繁多，但它們都只能通過感染其他有機(jī)體來獲取生命活動所需的物質(zhì)和能量。在與病毒作斗爭的過程中，人們發(fā)現(xiàn)病毒并非全部有害，有些病毒可用于治療癌癥或殺死有害細(xì)菌?？茖W(xué)家甚至認(rèn)為全人類都應(yīng)該感謝病毒，因?yàn)闆]有它們就沒有如今的我們。

病毒能治療

①腫瘤爆破者

它不會給我們帶來危險?；蛞?yàn)樗鼘θ祟悗缀趸蛲耆珶o害，或因?yàn)樗驯惶幚磉^，無法在健康細(xì)胞內(nèi)繁殖。

它召喚人體的防衛(wèi)細(xì)胞來殺死逃脫病毒攻擊的癌細(xì)胞。

一旦病毒攻擊蔓延至健康細(xì)胞，患者可服用一種藥物來停止攻擊，該藥物令病毒產(chǎn)生抑制其增殖的物質(zhì)。

它摧毀腫瘤細(xì)胞要比摧毀正常細(xì)胞容易得多。

意大利醫(yī)生尼科拉·德帕切（Nicola de Pace）簡直不敢相信自己的眼睛：他的一名女性患者體內(nèi)的巨大腫瘤曾經(jīng)無比巨大，那些堆積成群的癌細(xì)胞竟然不翼而飛，這怎么可能？1912年，他在發(fā)表這一病例時強(qiáng)調(diào)了一個細(xì)節(jié)：該患者不久前被狗咬過，隨后為防萬一，注射了包含活的狂犬病毒的狂犬疫苗。

美國在同一時期也報道了一起難解的病例：一名女性血癌患者在患感冒后不久就痊愈了。

隨著時間的推移，類似病例越來越多：癌癥患者得了水痘或麻疹后痊愈……總之每次都出現(xiàn)了病毒的身影。一直備受攻訐的病毒能夠成為癌癥腫瘤殺手嗎？科學(xué)家很快意識到這種可能性，并開始尋找最適合承擔(dān)這一任務(wù)的病毒。

僵尸攻擊

他們逐步描繪出理想病毒的形象：“不是很壞”，且對形成腫瘤的“異?！奔?xì)胞感興趣。異常細(xì)胞其實(shí)全都來自一枚正常細(xì)胞——這枚細(xì)胞在其DNA出現(xiàn)錯誤后，開始瘋狂地增殖，產(chǎn)生攜帶同樣錯誤的新細(xì)胞。某些病毒會被這些異常所吸引，主動襲擊它們。要知道，病毒不會亂攻一氣，它們會選擇那些可憑“工具”破門而入的細(xì)胞。而癌細(xì)胞表面有很多縫隙，病毒可輕易鉆入，所以病毒的入侵對象是它們而不是健康細(xì)胞！另外，就算是對癌細(xì)胞“無感”的病毒，科學(xué)家也能把它們改造成癌細(xì)胞殺手！

病毒在進(jìn)入癌細(xì)胞后即開始工作。它們把癌細(xì)胞變成“僵尸”，用它復(fù)制出大量病毒。待被感染的癌細(xì)胞解體，放出的病毒將繼續(xù)感染附近的癌細(xì)胞。更厲害的是，癌細(xì)胞解體產(chǎn)生的碎片會吸引免疫細(xì)胞前來打掃戰(zhàn)場并消除腫瘤的痕跡。

必勝戰(zhàn)略

2010年代初以來，癌細(xì)胞爆破者病毒已屢建功勛，一些癌癥患者因它們而痊愈。其中，一種經(jīng)改造的皰疹病毒已被正式用于皮膚癌的治療，其他一些則仍處于人體試驗(yàn)階段，比如用于治療腦癌、胰腺癌、肝癌、肺癌等的經(jīng)過改造的麻疹和感冒病毒。

盡管如此，醫(yī)生們還是認(rèn)為不能單單依靠癌細(xì)胞爆破者病毒的力量，最好是能把它們和已有的抗癌藥物結(jié)合起來。

②細(xì)菌殺手

它具有靶向性，而且精準(zhǔn)度很高，不會攻擊對人類健康有益的細(xì)菌。

它專門對付特定致病細(xì)菌。一種噬菌體一般只對付一種特定的細(xì)菌。因此必須挑選出與病菌對應(yīng)的噬菌體。

它具有適應(yīng)性。噬菌體在快速增殖的同時，利用其DNA副本出現(xiàn)的錯誤獲取新武器，以攻克對其產(chǎn)生耐藥性的細(xì)菌。

病毒的攻擊對象除了動植物細(xì)胞外，還有細(xì)菌這樣的單個無核細(xì)胞。只攻擊細(xì)菌的病毒被稱為“噬菌體”。哪里有細(xì)菌，哪里就有噬菌體與它們殊死戰(zhàn)斗。噬菌體的征服對象包括葡萄球菌、肺炎球菌、鏈球菌等奪命細(xì)菌，這些細(xì)菌會見縫插針地潛入人體并迅速增殖，因此不容忽視。自第一次世界大戰(zhàn)前夕發(fā)現(xiàn)噬菌體的時候開始，科學(xué)家就用它們來抵御病菌，并在部分患者身上取得了成功。但一種噬菌體一般只對一種特定的細(xì)菌，或一種細(xì)菌的某些甚至某個特定菌株產(chǎn)生效力！要用噬菌體消除感染，科學(xué)家先得找到合適的噬菌體，而尋找的過程往往過于漫長，因此，噬菌體療法在1930年代被更神奇的抗生素療法所取代。與挑食的噬菌體相比，來者不拒的抗生素能殺滅各種細(xì)菌，更為便利。但抗生素的局限性已開始顯現(xiàn)。越來越多的細(xì)菌對抗生素產(chǎn)生了耐藥性，歐洲每年約有2.5萬人死于耐抗生素病菌感染。于是科學(xué)家又把目光轉(zhuǎn)向了噬菌體。在下水道中大量繁衍的噬菌體雖然有點(diǎn)膈應(yīng)人，但能有效避免細(xì)菌耐藥問題。

噬菌體的療效還需檢驗(yàn)

噬菌體要在藥房上架，先得證明其療效。目前，一個由比利時、法國和瑞士三國的醫(yī)生組成的團(tuán)隊(duì)正在測試噬菌體在嚴(yán)重?zé)齻委熤械膽?yīng)用，因?yàn)榧?xì)菌感染是嚴(yán)重?zé)齻某Ｒ姴l(fā)癥，不僅可能導(dǎo)致創(chuàng)面愈合延遲，還可能導(dǎo)致患者死亡。這一團(tuán)隊(duì)后續(xù)還將測試噬菌體對骨炎、肺炎以及膀胱炎的療效。醫(yī)生們的工作并不簡單，因?yàn)樗麄儽仨毾日业揭鸶腥镜募?xì)菌菌株，才能準(zhǔn)確地把與之相克的病毒派上場。為了提高成功率，他們通常把幾種噬菌體混合在一起。在測試結(jié)果出來之前，噬菌體療法在法國仍然被禁，但在格魯吉亞和俄羅斯，該療法獲得了使用許可。常有面臨截肢的外國骨炎患者抱著最后一絲希望前去求醫(yī)，因?yàn)榭此拼植诘氖删w療法確能免除部分患者的截肢之苦。

③特快專遞

它只運(yùn)送無害包裹。其DNA中的危險部分（嵌入錯誤位置會導(dǎo)致目標(biāo)細(xì)胞癌變）已被去除。

它的目的地是待修復(fù)細(xì)胞的細(xì)胞核中心，甚至其DNA。因?yàn)樗\(yùn)送的包裹是缺陷基因（致病基因）的修正版本。

它無法自我復(fù)制。科學(xué)家剝奪了它在細(xì)胞內(nèi)部增殖的能力，也就是病毒破壞性的來源。

為了增殖，某些病毒需要進(jìn)入人體細(xì)胞的細(xì)胞核，甚至將自己的DNA嵌入人體細(xì)胞的DNA中，并讓人體細(xì)胞把外來DNA誤認(rèn)為是自己的。這些病毒被稱為“逆轉(zhuǎn)錄病毒”。此類病毒對人類不怎么友好，引起艾滋病的HIV病毒就是它們中的一員。

改變生活的技術(shù)

但科學(xué)家很快發(fā)現(xiàn)可將病毒的這種行為方式用于治療。當(dāng)然，在把病毒當(dāng)作“快遞員”運(yùn)送用來代替缺陷基因（致病基因）的正?；蚯?，先得剝奪它們的增殖能力，即致病性。這一名為基因治療的技術(shù)不久前剛剛改變了一名飽受鐮刀型紅血球疾?。ㄒ蚧蛉毕荩t血球失去了攜帶氧氣的能力）折磨的男孩的生活。病毒“快遞員”將缺陷基因的修正版本運(yùn)送至男孩的紅血球細(xì)胞內(nèi)。9個月后，男孩體內(nèi)正常紅血球達(dá)到了半數(shù)，他不再需要定期輸血，上課、運(yùn)動全都不再是問題。

利用病毒“快遞員”，人們還治愈了無法抵御疾病的嬰兒。目前，對一些涉及大腦、肌肉、眼睛的遺傳病的基因治療試驗(yàn)正在進(jìn)行中。每次治療都有一大群病毒“快遞員”參與，因?yàn)槭ピ鲋衬芰Φ摹翱爝f員”數(shù)量不得少于待修復(fù)細(xì)胞的數(shù)量，即數(shù)百億或數(shù)千億！

病毒塑造了人類

科學(xué)家在研究人類DNA時發(fā)現(xiàn)，人類的基因中有數(shù)以千計的組成部分來自病毒。更確切地說，來自逆轉(zhuǎn)錄病毒——這類病毒為了增殖，直接將基因注入被其感染的細(xì)胞內(nèi)。這些神秘的序列似乎已在人類DNA中“自說自話”了很久。其中一些像“流浪漢”，一會兒在這處，一會兒又移動到另一處；另一些則像“瘋子”，無數(shù)次地自我復(fù)制，然后到處插足?？茖W(xué)家把有以上行為的序列命名為“轉(zhuǎn)座子”。通過不停地增殖，轉(zhuǎn)座子幾乎占據(jù)了人類遺傳物質(zhì)的半壁江山！理論上，轉(zhuǎn)座子并非全部來源于古老的逆轉(zhuǎn)錄病毒。逆轉(zhuǎn)錄病毒的貢獻(xiàn)僅占人類DNA的8%至10%。但這一比例已然不小，更何況還存在被低估的可能：有些轉(zhuǎn)座子來源于更為古老的病毒，以至于無法被科學(xué)家們所識別。

如今，大部分轉(zhuǎn)座子已停止大肆增殖或流浪，但它們在人類遠(yuǎn)祖DNA中的折騰曾產(chǎn)生過巨大的影響！從大約6億年前最原始的脊椎動物開始，它們對人類祖先物種的遺傳物質(zhì)的入侵持續(xù)了成千上萬年。這一入侵在科學(xué)家看來很不簡單：為了把自己的DNA強(qiáng)塞給受感染動物的后代，病毒必須在不構(gòu)成傷害的前提下入侵動物的生殖細(xì)胞（卵子或精子），嵌入的DNA還不能影響動物后代的發(fā)育。這太難了……但以這一入侵在人類DNA中造成的結(jié)果來看，病毒嵌入的基因的確并不全對人類遠(yuǎn)祖有害，其中有些甚至是幫助人類進(jìn)化到如今這副模樣的功臣。

有益的突變

病毒竟然是點(diǎn)化人類以及人類祖先的小仙女？簡直不可思議，但科學(xué)家對此言之鑿鑿。因?yàn)樵谒麄兛磥恚瑏碜圆《镜亩Y物是創(chuàng)新的源泉，而物種演化需要新事物的刺激。一些個體在接受病毒的饋贈后變得更強(qiáng)壯或更漂亮，他們的生存以及繁殖概率就會比其他個體更高，這樣一來，有益突變便一代代傳遞下去，直到惠及整個物種！

那么病毒究竟給人類帶來了什么樣的變化呢？鑒于這一事件過去太久，細(xì)節(jié)已經(jīng)模糊。病毒首先為人類呈上的可能是一些它們自己的基因，這些基因可指導(dǎo)某些蛋白質(zhì)的合成。新合成的蛋白質(zhì)被人類祖先體內(nèi)的某些細(xì)胞所用，讓人類顯示出新的特性。

創(chuàng)新，就是進(jìn)化！

這些新特性可不容小覷！胎盤就可能起源于病毒送給哺乳動物的一份小禮物。哺乳動物的胚胎因此可以在母體內(nèi)發(fā)育。我們在對演化史的回顧中就介紹了這一巨大變化，而且讀者還可以看到，病毒早在脊椎動物的時代來臨之前就給人類留下了禮物。

逆轉(zhuǎn)錄病毒不僅為人類祖先提供了基因，還把它們?nèi)腭v的DNA鬧得天翻地覆。因?yàn)檗D(zhuǎn)座子在連續(xù)“換位”的過程中，有時會把人類的一段基因帶到別處，比如另一段基因的正中心，由此而來的“混合”基因會導(dǎo)致異常蛋白質(zhì)的生成，但也有可能讓人類獲得一些新的能力！

我們知道，冗長的DNA分子（非常長）上不只有基因，還有其他指令序列?；蛑笇?dǎo)蛋白質(zhì)的合成，而這些序列則決定蛋白質(zhì)的合成何時開始、何時結(jié)束，以及合成量的多少等。這對母體內(nèi)的胚胎尤其重要。因?yàn)橐坏┗驔]有被適時讀取，蛋白質(zhì)就無法適時適量合成，胚胎發(fā)育就會出現(xiàn)異常，比如過短的手臂或尾巴。

擾亂指令序列可促進(jìn)物種進(jìn)化。逆轉(zhuǎn)錄病毒及其到處插足的轉(zhuǎn)座子可能就干過這事。比如將自己的指令序列置于人類基因前，從而讓一些新的特征得到顯現(xiàn)。人類如今的一些整體特征或許就來源于此。

對付現(xiàn)代病毒的武器

最有意思的是，這些古老的逆轉(zhuǎn)錄病毒還為人類提供了對付現(xiàn)代病毒的工具！人體細(xì)胞在發(fā)現(xiàn)病毒DNA時即開始合成干涉蛋白，以向附近細(xì)胞示警，并向免疫系統(tǒng)求助。指導(dǎo)干涉蛋白合成的基因是人類自己的，但發(fā)布開始合成干涉蛋白的指令的序列是古老的逆轉(zhuǎn)錄病毒送給人類的。

總而言之，病毒既是巫婆，也是仙女。正是因?yàn)樗鼈儗θ祟愖嫦任锓N的改造，我們才成為如今的模樣！

（摘自《新發(fā)現(xiàn)》2017年第9期）

病毒的增殖方式

病毒結(jié)構(gòu)簡單，主要由一或兩層保護(hù)“殼”以及內(nèi)部的遺傳物質(zhì)（DNA或RNA短鏈）組成。也就是說，病毒只有自我復(fù)制的“說明書”（DNA），卻沒有自我復(fù)制所需的能量和工具。它們必須去感染細(xì)胞（比如人體細(xì)胞）并指揮細(xì)胞內(nèi)的工廠工作，特別是其中的“蛋白質(zhì)合成工廠”，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)是生命的基礎(chǔ)，機(jī)體中的每一個細(xì)胞的生產(chǎn)和運(yùn)轉(zhuǎn)都有蛋白質(zhì)參與。如此，病毒方能合成形成其衣殼的蛋白質(zhì)，以及必要的工具來復(fù)制其遺傳物質(zhì)并組裝出副本……完全變成“僵尸”的細(xì)胞將在這樣的奴役中工作至死：要么是為了限制病毒的數(shù)量而自殺，要么是被過多的病毒給擠爆?！捌评O而出”的病毒將感染附近的細(xì)胞。所有病毒的增殖原理基本相同，但根據(jù)衣殼類型、所攜“工具”及遺傳物質(zhì)的性質(zhì)（皰疹和天花病毒攜帶DNA，HIV和感冒病毒則攜帶RNA），不同病毒增殖的具體方式略有差別。

比如，感冒病毒的攻擊過程就是：①病毒附著在細(xì)胞上并強(qiáng)行進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部。②在細(xì)胞內(nèi)部，病毒的衣殼張開，釋放出遺傳物質(zhì)（此處為RNA），供細(xì)胞中的蛋白質(zhì)合成工廠讀取。③蛋白質(zhì)合成工廠為未來的病毒生產(chǎn)殼粒以及包含RNA“復(fù)印機(jī)”在內(nèi)的工具。④病毒利用這些工具大量地復(fù)制其遺傳物質(zhì)。⑤殼粒組成衣殼，包圍在病毒遺傳物質(zhì)副本外，新病毒便形成了。它們會擠爆細(xì)胞出逃。

噬菌體攻擊

有害細(xì)菌侵入燒傷患者的創(chuàng)面，與有益人體的細(xì)菌共處。

①向創(chuàng)面噴灑噬菌體溶液。溶液內(nèi)的噬菌體具有很強(qiáng)的靶向性，只會附著在有害細(xì)菌上。

②噬菌體停留在細(xì)菌表面，向細(xì)菌內(nèi)部注入其DNA。

③細(xì)菌開始生產(chǎn)噬菌體碎片。

④碎片組裝成新的噬菌體。

⑤越來越多的噬菌體摧毀了細(xì)菌的細(xì)胞壁，細(xì)菌因此而死亡。破壁而出的噬菌體繼續(xù)攻擊其他有害細(xì)菌。

20億年的進(jìn)化和饋贈

早在脊椎動物（以及逆轉(zhuǎn)錄病毒）的時代來臨之前，病毒就已經(jīng)著手改變生物界的面貌。人類還只是一枚無核細(xì)胞時就已經(jīng)開始接受來自病毒的禮物（不全是以DNA的形式）。

16億～21億年前 細(xì)胞核的出現(xiàn)

與細(xì)菌及最原始的生命體不同，構(gòu)成動植物的細(xì)胞有核，細(xì)胞核對細(xì)胞DNA形成保護(hù)，使得多細(xì)胞生物的形成成為可能。然而，細(xì)胞核可能是某個古老病毒的遺物！10億或至20億年前，一個細(xì)菌被一個無害的巨型病毒感染，兩者以相同的速度增殖：每個子代細(xì)菌內(nèi)只有一個病毒副本。最終，病毒吞噬了細(xì)菌DNA，變成細(xì)菌的細(xì)胞核。細(xì)菌由此變成有核細(xì)胞，成為動植物乃至人類最早的祖先！

約9億年前 有性生殖出現(xiàn)

病毒進(jìn)入細(xì)胞需要鑰匙，即一種存在于病毒衣殼中，可幫助病毒穿透細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)。有性生殖中，精子進(jìn)入卵子同樣需要鑰匙，且精子的鑰匙與病毒的鑰匙相似度極高，以至于科學(xué)家嚴(yán)重懷疑兩者同源！這把鑰匙在35億年前就被病毒贈與所有生物的祖先（不是直接贈與人類），而直到約9億年前才被啟用。當(dāng)時，來自某祖先物種兩個個體的兩枚細(xì)胞因這把鑰匙而相互融合，有性繁殖從此誕生！

4000萬年前 胎盤出現(xiàn)

胎盤令哺乳動物（除卻若干例外）的胚胎得以在其母體內(nèi)發(fā)育。胎盤由胚胎細(xì)胞細(xì)胞膜融合形成，而融合所使用的工具可能是病毒的遺產(chǎn)，因?yàn)橛行┎《緯诤献约汉图?xì)胞的外殼以潛入細(xì)胞內(nèi)部。它們還知道如何躲過免疫系統(tǒng)的識別，而這一能力也被哺乳動物順走：胎盤以及與胎盤相連的胚胎因此不會被母體判定為外來異物而遭排斥。

科學(xué)家們的好朋友

從20世紀(jì)中葉起，增殖迅速、容易“養(yǎng)殖”、可發(fā)生可遺傳變異的病毒，尤其是噬菌體成為了遺傳學(xué)家的寵兒。十來名最優(yōu)秀的生物學(xué)家甚至成立了一個名為“噬菌體小組”的俱樂部，由馬克斯·德爾布呂克（Max Delbrück）主持，以促進(jìn)彼此間的交流與合作。1952年，該小組成員阿爾弗萊德·赫爾希（Alfred Hershey）及其助手馬赫塔·蔡斯（Martha Chase）證明DNA確實(shí)是基因載體。當(dāng)時大部分科學(xué)家認(rèn)為細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)在遺傳中起關(guān)鍵作用，但蔡斯和赫爾希發(fā)現(xiàn)，噬菌體病毒只用將其DNA注入受感染的細(xì)菌就可以在細(xì)菌內(nèi)增殖。這就證明病毒進(jìn)行自我復(fù)制所需的信息（大名鼎鼎的基因）包含在DNA而不是蛋白質(zhì)內(nèi)。病毒是這樣，那么所有其他生物體也應(yīng)如此。赫爾希因此獲得了諾貝爾醫(yī)學(xué)獎。受赫爾希的啟發(fā)，俱樂部其他三名成員弗朗西斯·克里克（Francis Crick）、悉尼·布倫納（Sydney Brenner）、萊斯利·巴赫奈特（Leslie Barnett）于1961年證明，噬菌體病毒使用四種堿基“字母”三個一組、三個一組地寫就遺傳編碼，且有一個起始點(diǎn)。這一發(fā)現(xiàn)為下一步破解人體蛋白質(zhì)的合成之謎奠定了基礎(chǔ)。噬菌體的功勛之路還在延續(xù)：1977年，首個全部序列被測定的DNA即來自噬菌體。而你猜怎么著，首個被人工合成的DNA還是來自于噬菌體！