海生

想象在太空中漂浮著一種外星生物，它沒有自己的家，也不能依靠自己移動和生長，但它只要進入一個適合它的星球，就會迅速繁殖起來，過不了多久就占領了整個星球。

這聽起來像科幻，但你只要把“星球”改換成“宿主”，這個描述基本上適用于我們身邊的一種微生物——病毒。

病毒由兩部分組成，外面是一層蛋白質外殼，里面是遺傳物質DNA或RNA。嚴格說來，病毒不算生命，因為它沒有獨立生存的能力，離開了宿主，什么都不是。但它是地球上最豐富的有機體。從海洋、森林到你身邊的牲畜、人群，再到你自己的體表、體內，它無處不在。這個由病毒組成的世界被稱為“病毒圈”。鑒于我們對病毒的了解比任何其他生命形式都少，病毒圈對于我們長期以來是一個神秘的世界。

但這種情況現在正在改變。我們檢測病毒的能力正指數級提高，在過去五年中，我們鑒定出的病毒種類數量已經翻了20倍。更重要的是，我們對病毒的看法也在改變：這些奇特多樣的微生物不完全是殺人機器，它們在地球生命的進化過程中也扮演了重要角色。

病毒星球

就數量而言，沒有哪種生物能與病毒相提并論。我們的星球名副其實是一個“病毒星球”。一項研究估計，地球上的病毒總數達到1031個。病毒的尺寸一般在100納米的量級。如果把所有這些病毒首尾相連，長度差不多是1億光年，遠遠超出了銀河系的范圍。在地球表面每平方米的面積上，每天都有大約8億個病毒附著在塵埃上降落，而我們對它們中的大多數幾乎一無所知。

病毒離開宿主，是完全惰性的。不過，病毒在宿主以外存活的時間有長有短。短的只有幾秒鐘，長的則能活幾十年。影響其存活時間的一個重要因素是溫度，此外還有陽光、酸堿度等。在非常熱的環(huán)境中，病毒往往死得很快，這就是為什么加熱能殺死病毒的原因。這甚至可以解釋我們的身體為什么會進化出發(fā)燒，作為對病毒感染的一種反應。在較冷的溫度下，離開宿主，病毒可以存活數月甚至數年。天花病毒可在4℃～5℃的溫度下生存數十年。

一旦進入宿主體內，病毒就開始行動。它劫持宿主的細胞，復制它自己的遺傳物質。病毒的宿主可以是任何一種生物，動物、植物、細菌，甚至是另一種病毒。譬如，一種稱為“斯普特尼克病毒”的小病毒就寄居在一種名為“媽媽病毒”的巨型病毒身上。病毒復制非常迅速，在感染后幾個小時內就開始;幾天之內，它們的蹤跡已遍布宿主的所有細胞。

盡管病毒在宿主體外是不活躍的，但一旦進入宿主體內，它們的行為就變得異常復雜。有些病毒（包括那些引起流感、麻疹和脊髓灰質炎的病毒）進入宿主體內后會發(fā)出信號，以協調同伙的行動。譬如說，決定是攻擊還是暫時蟄伏。不同種類的病毒都有自己的秘密信號。此外，它們還能夠感知宿主細胞或其他病毒之間的交流信號。

我們可以利用這個發(fā)現來對抗疾病。事實上，研究人員已經設計出病毒“奸細”，來感知其他微生物（包括大腸桿菌和沙門氏菌）特有的信號，然后將這些微生物鎖定并摧毀。有朝一日，我們可以利用類似辦法操縱噬菌體（一類專門感染細菌的病毒），來殺死極難對付的耐藥性細菌。

描繪病毒圈

盡管我們有先入為主的觀念，以為病毒只會給宿主帶來害處，但事實上，病毒對某些宿主也會帶來好處。以一種叫“破壞性假裸囊菌”的真菌為例。當這種真菌被病毒感染后，會產生更多的孢子，所以病毒反而幫助了它的傳播。

病毒與宿主之間的相互作用，是病毒生態(tài)學的研究領域。鑒于它們的關系錯綜復雜，這是一項艱巨的工作，但是我們已經取得一些進展。2 017年，病毒生態(tài)學家繪制出第一張病毒-宿主的相互作用圖，涵蓋了當時已知的所有病毒種類。研究顯示，大多數病毒“擇居”的對象相當專一，它們往往只感染一兩種宿主。譬如，一種病毒能感染狗，但對貓可能就無可奈何，除非發(fā)生變異。近年來，病毒生態(tài)學的另一個進展是，將對病毒圈的研究擴大到了一個更加神秘的領域——一個由專門感染古細菌的病毒組成的世界。

不過，這只是冰山的一角。我們長期以來一直懷疑病毒是地球上種類最多的微生物，但具體有多少種，我們只有模糊的概念。在過去2 0年中，被確認的病毒種類超過了以往任何時候。譬如，我們知道了巨病毒的存在。這種病毒有1000多個基因，相較而言，最小的病毒只有10個基因。截至2019年4月，研究人員已鑒定出19. 5萬種病毒。

但依然有大量的病毒在我們的掌握之外。隨著分析技術的提高，研究人員現在可以不必找出整個病毒，就能夠識別出病毒的基因。用這種方法的時候，他們經常發(fā)現大量未知病毒的基因片段。

當病毒的宿主是人類自身時，研究病毒生態(tài)學可以幫助我們及時發(fā)現潛在的威脅，預測哪些病毒可能跳轉宿主，來感染我們（見拓展閱讀：下次疫情可能來自哪些病毒？）。

病毒也曾居功至偉

我們關于病毒的印象，幾乎都是負面的，但事實上，在地球生命的進化史上，病毒居功至偉。

病毒的進化速度比任何其他生物體都要快得多，比我們至少要快上百萬倍。進化生物學家開始意識到，正是病毒源源不斷地提供的新的遺傳物質，幫助了動物、植物和細菌等其他生物的進化。

病毒是通過一個叫“水平基因轉移”的過程，與宿主共享它們的基因的。你可以把水平基因轉移想象成打牌中的換牌，玩家可以通過交換手上的牌來優(yōu)化自己的牌組。如果兩位聯手的玩家中恰巧有一位的牌可以不斷翻新（病毒），那么他們通過換牌就可以建立一個更具競爭力的聯盟。

科學家猜測，正是病毒的快速進化能力，再加上交換基因的能力，使得地球上早期的單細胞生物能夠快速適應幾乎任何環(huán)境?？紤]到地球早期的環(huán)境惡劣，這對最早的生命是至關重要的，而病毒可能在它們的成功中扮演了重要角色。

因此，更多地了解病毒、宿主及其環(huán)境之間的關系，能夠讓我們更好地了解生命的進化乃至生命的起源。