感冒的病毒渊源：人鼻病毒

人鼻病毒有三大家族，分别是HRV-A、HRV-B和HRV-C三种。它们利用鼻涕自我扩散，入侵鼻腔、咽喉或肺脏内部细胞，受到感染的细胞释放一种名为“细胞因子”信号分子，把附近的免疫细胞召唤过来，身体产生炎性反应，继而让嗓子产生刺痒的感觉，接着感染部位会分泌大量黏液。这就是常见的感冒了。

引起感冒的人鼻病毒只有10个基因，结构简单却十分狡猾。病毒部分基因变化非常快，使它们能躲过人体免疫系统截杀，造成反复感染。即使研发出针对某种人鼻病毒的药物或者疫苗也会很快失去效果。因此，人鼻病毒造成的感冒仍是不治之症，最好办法是服用锌阻止病毒增殖，可以将病程缩短一天或几天。

虽然人鼻病毒变化多端，其核心遗传信息却是一致的，随时间变化不多。目前，科学家在人鼻病毒核心基因里，发现一段折叠成四叶苜蓿形的环状结构，该结构似乎在让宿主细胞更快地复制人鼻病毒基因上发挥关键作用。如果想办法破坏该苜蓿结构，或许能真正消灭人鼻病毒。

然而，要不要消灭人鼻病毒，其答案并非显而易见。实际上人鼻病毒本身是相对温和的一种病毒。大约40％的人鼻病毒携带者没有任何症状，而大多数有症状感染者会在一周内痊愈。人鼻病毒甚至可能给人类带来一些好处。多种证据显示，孩童时感染一些相对无害的病毒细菌，得点无伤大雅的小病，年长之后因为免疫系统失调引起过敏和克罗恩病（一种慢性肠道疾病，症状有腹痛、腹泻、疲劳、体重减轻和发烧等）的概率反倒会减少。人鼻病毒可以训练免疫系统，防止免疫系统对小刺激过度反应，免疫系统从而能够养精蓄锐攻击真正的敌人。或许我们不该把引起感冒的人鼻病毒看成老对手，而是一个常伴左右的明师。

流感病毒的策略

流感病毒遗传信息非常简单，只有13个基因。它随着病人的咳嗽、喷嚏和鼻涕飞沫扩散传播。流感病毒进入鼻孔或嗓子，落在气管壁细胞上进入细胞内部。几天内免疫系统展开反击，引发一系列症状，包括头疼、乏力和发热。这些严重反应通常在一周内缓解，少数人气管壁细胞被破坏殆尽，导致病原体长驱直入进入肺部，引发严重感染甚至危及生命。

感染人类的所有流感病毒，都能在鸟类那里找到身影。同时鸟类携带了更多不会感染人类的禽流感病毒。禽流感病毒感染鸟类的消化道，由于人类呼吸道细胞与鸟类消化道细胞表面受体非常相像，禽流感病毒容易附着在人体呼吸道。不过鸟类体温比人类高，适应鸟类细胞环境的禽流感病毒即使能在人呼吸道找到合适宿主细胞，要有效感染、复制和传播，也并非轻而易举。例如2005年开始的一种由鸟类传播到人的H5N1流感病毒，使得东南亚数百人得病，公共卫生工作者紧密跟踪，采取各种措施阻止它扩散，该流感病毒始终没能获得从一个人传染另一个人的能力。

然而，大多数情况下，禽流感病毒借助基因突变和基因重配，可以适应人体细胞环境，获得人传人的能力。病毒每次复制都产生基因突变，部分突变能够为病毒带来繁殖优势，譬如使病毒产生有效攀附在人体细胞表面的蛋白或者帮助它进行人际传播，自然选择会将这些有利突变保存积累下来，最终产生能够在人际间有效传播的新流感病毒。

基因重配则发生在感染多种病毒的宿主细胞内。一个细胞内复制多种病毒基因片段时，不同病毒基因片段可能会混合在一起，从而产生新病毒，这种基因混合的现象叫做基因重配。禽流感病毒基因重配产生的新病毒或许会获得传染给鸡甚至马、猪等哺乳动物的能力。极个别情况下，来自鸟类的禽流感病毒与人体内病毒基因重配成能轻易在人与人之间传染的新病毒。在成为人流感病毒后，它会继续通过突变和基因重配，躲过被消灭的命运。

在人际间大量传染的H1N1流感病毒就是经历了四次基因重配形成的。最古老一株病毒在1918年感染猪，第二株病毒在20世纪70年代感染了欧洲猪或亚洲猪，第三株病毒在美国从鸟类转移到猪身上。经历三次基因重配后，20世纪90年代三株病毒重配形成一种新病毒在猪之间悄无声息的传播。该新病毒又与另一个猪流感病毒发生第四次重配，形成的新病毒具有了传染给人的能力，这就是H1N1病毒。2008年秋，H1N1流感病毒迁移到人身上并迅速传播开来，直到2009年春天，终于受到人们关注。虽然采用多种措施控制病毒传播，这场疫情仍然夺走25万人的生命才销声匿迹。

一株禽流感病毒可能只需要几个简单的突变，就摇身变成感染人类的新病毒，基因重配更会加速这个过程。没人知道什么时候，哪个病毒株会完成从鸟到人的迁移。然而，人类并非束手无策，勤洗手就是限制流感的一招。与此同时，科学家也在追踪流感病毒的演化过程，尽量优化对下次流感季节最危险病毒的预测，不断学习如何制作更有效的疫苗。

致癌病毒HPV

乳头瘤病毒（papillomavirus）是一种古老的病毒。通过比较不同病毒株的遗传序列和感染对象，科学家推测，3亿年前，陆地上最早的卵生脊椎动物身上应该已经携带了乳头瘤病毒。乳头瘤病毒随着卵生脊椎动物演化感染哺乳动物、鸟类和两栖类动物。

人乳头瘤病毒是HPV，它在人群中并不少见。HPV尤其擅长感染上皮细胞（皮肤和黏膜处细胞）。上皮细胞在人的一生中不停生长，首先从皮肤下浅浅一层生发出来，一边分裂一边把新生成细胞向外推，越向外的细胞越会产生更多的角蛋白以帮助皮肤抵御外界伤害。最外一层细胞会死去，下面的细胞不断顶上。HPV感染上皮细胞后，适应上皮细胞的这种特性。在宿主细胞靠近体表前，HPV使细胞更快分裂；靠近体表后发出指令，使宿主细胞制造更多病毒。当宿主细胞到达身体表面，细胞破解释放大量HPV去感染新宿主。

由于体表上皮细胞不断死亡和免疫系统的抑制，HPV能够与人维持平衡，不会严重损害人体健康。部分情况下，譬如某些高致癌HPV毒株或者HPV的DNA不小心整合到宿主细胞DNA中，被感染的宿主细胞会快速自我复制并且不易凋亡，从而形成肿瘤或癌症，严重损害人体健康。这种由HPV导致的癌症，是可以采用注射疫苗控制病毒的策略预防。但病毒时刻在演化，自然选择仍有可能产生其它高致病HPV，人类切不可过于自大从而放松警惕。

敌人的敌人——噬菌体

噬菌体，一种能够感染细菌的病毒。从1915年疑似它杀死了英国医生弗雷德里克·特沃特培养皿上的细菌，到20世纪40年代出现在电子显微镜的视野内，其间经历了三十多年。

噬菌体有着小盒子一样的外壳，里面包裹着盘绕在一起的遗传物质，整个小盒子下面长着几条蜘蛛腿一样的爪。噬菌体落在细菌表面，然后钻洞把自己的遗传物质喷射到细菌内部。随着科学家对噬菌体的了解逐渐深入，逐渐发现噬菌体有两大类。一类叫“溶菌性噬菌体”，这种噬菌体在增殖过程中就会杀死细菌；还有一类叫“温和性噬菌体”，这种噬菌体感染细菌后，会将自己的基因整合到细菌基因中，细菌携带噬菌体照常生长分裂。有时温和性噬菌体会觉醒，征用细菌细胞大量复制自己，最终杀死细菌。

作为能够感染细菌的病毒，噬菌体具有极大的医疗潜力。由于耐抗生素细菌与日俱增，未来极有可能出现使所有抗生素无效的细菌。噬菌体这样一种病毒可以成为人类对抗细菌的另一种有力武器。

实际上，噬菌体很早就被用来治疗疾病。加拿大医生费利克斯·德雷勒最早确认噬菌体病毒的存在，曾亲自吞下和注射噬菌体，发现并没有致病。德雷勒医生开始给病人使用噬菌体，据他报告，能够治疗痢疾和霍乱。1923年，德雷勒帮助苏联科学家在今格鲁吉亚首都第比利斯创建了“Eliava噬菌体、微生物和病毒研究所”，鼎盛时期研究所每日噬菌体产量达到几吨。二战期间，苏联把噬菌体粉末和噬菌体药片运送前线，发放给受感染的士兵。1963年，Eliava研究所开展了一场大规模临床试验，发现噬菌体药片能够降低73.7%的痢疾患病率。

噬菌体用于医疗是安全的。它广泛存在于最常见的食物中，而我们的身体内也到处都是噬菌体，每天都在体内杀死大量细菌，而我们并没有受到伤害。相对抗生素来说，噬菌体打击面狭窄，每种噬菌体只针对一种细菌。医生可以把几种噬菌体混合在一起组成一款噬菌体“鸡尾酒”，可以弥补这一缺陷，有针对性地对抗多种细菌。虽然细菌也能够演化出对噬菌体的抗性，人类仍然能够从数千种噬菌体中挑选对付感染最好的一种，甚至可以改造噬菌体遗传物质，以获得对抗细菌的新方法。

抗生素使用近一个世纪以来，挽救了许多人的生命。随着抗生素的逐渐失效，副作用的增加，不可想象，没有抗生素的世界会如何。敌人的敌人就是朋友，我们该深入研究另一种抗菌方法。

感染的海洋

1986年，纽约州立大学石溪分校一位名叫利塔˙普洛克特的研究生决定看看海洋中究竟有多少病毒。普洛克特从美洲加勒比海辗转到北大西洋中部的马尾藻海，一路收集海水。海水经处理后生命物质暴露在电子显微镜下，观察到了大量病毒。普洛克特根据样本估算，每升海水中含有多达1000亿个病毒颗粒。其他科学家开展类似的独立调查后，也得到了相似的数据。学术界逐渐认识到，海洋中大约存在着10的31次方个病毒。在海洋中，病毒的数量是所有海洋生物总量的15倍；总重量相当于7500万头蓝鲸；把海洋病毒挨个排成一排，会延长到4200万光年之外。

只有极少数海洋病毒会感染人类，有的会感染鱼类和其他海洋动物。大多数海洋病毒感染细菌和其他单细胞微生物。海洋病毒十分强大，短短1秒钟之内，它们能对微生物发起10万亿次进攻；每天能杀死海洋中15%-40%的细菌。死亡的细菌会成为其它微生物的养料。

海洋病毒具有极其丰富的遗传多样性。在对北冰洋、墨西哥湾、百慕大和北太平洋的海洋病毒调查中，科学家发现了180万个病毒基因，其中只有10%的基因能与微生物、动物、植物或其他生物的基因相对应。其它90%的基因都是全然陌生的。200升海水中，科学家一般可以找到5000种遗传背景完全不同的病毒，1千克海洋沉淀物中，病毒的种类可能达到100万种。

海洋病毒传递改造物种基因。一些温和海洋病毒感染微生物后，基因会融合在宿主基因中，偶然发生的突变有可能使得病毒基因无法再次逃脱，最终成为宿主基因的一部分。有时海洋病毒借助宿主复制基因的过程中，又会意外获得宿主的基因片段。当它离开原宿主感染新宿主并插入其基因组中时，携带的原宿主基因片段就会进入新宿主。病毒给宿主带来的基因使宿主产生新的特性。比如给细菌提供释放毒素的基因，给微生物提供可以捕捉光子进行光合作用的编码基因。海洋病毒是海洋生物基因库的载体，是物种基因的传递者。研究显示，海洋病毒每年都会在不同宿主之间传递大约1024个基因。而病毒从事这一活动已经数十亿年。现在，科学家在生命之树所能触及到的地方，都发现了病毒传递基因的痕迹。

体内的寄生者——内源性逆转录病毒

逆转录病毒能将基因插入生物细胞DNA中，伴随宿主细胞的复制、分裂而增殖，宿主细胞还会生产释放大量新病毒感染其它细胞。逆转录病毒带有一些特殊的基因“开关”，这些基因开关能让插入位置附近的基因开始合成蛋白质。如果逆转录病毒的基因开关打开了宿主细胞原本应该关闭的基因，就会致癌。

逆转录病毒感染生物后，其基因有可能整合到宿主基因中代代相传。这类基因已经和生物种密切融合的逆转录病毒叫内源性逆转录病毒。有些内源性逆转录病毒会被激活，重新组装病毒致病，有些内源性逆转录病毒突变过多，已经支离破碎，成为生物基因组里的一件小小的行礼，一代代传递。

内源性逆转录病毒几乎潜伏在所有重要的脊椎动物类群里，从鱼类、爬行动物到哺乳动物基因组中都能找到它们的痕迹，人类也不例外。我们每个人的基因组中携带了近10万个内源性逆转录病毒的DNA片段，占人类DNA总量的8%。千万不要以为这很少，人类基因组中负责蛋白质编码的基因也不过2万个，只占DNA总量的1.2%。科学家对人类基因组里其它被同步复制且会重新插入的DNA小片段进行进行饿了整理，这类行为类似逆转录病毒基因的DNA小片段有数百万个，科学家推测其中有很多可能也是从内源性逆转录病毒演变而来。只是经过数百万年的演化，已经被剥夺了大量的DNA，只剩下自我复制的最关键基因。换句话说，我们体内简直病毒泛滥。

内源性逆转录病毒的DNA大多数没有用，有些却作用巨大。有些内源性逆转录病毒能够合成“合胞素”。胎盘外层细胞能够产生合胞素，使细胞黏着在一起，分子从而能够在细胞间顺畅地流通，胚胎因此能够从母亲血液中吸收营养。没有这种蛋白，胎生动物甚至无法出生。

病毒勤奋地改造着生物的基因，在生物地演化中发挥了巨大的影响力。或许，本就没有什么“它们”和“我们”之分——生物本质上只是一堆不断混合、不断闪转腾挪的DNA而已。

巨型病毒与生命

生命是什么？发现病毒之前，科学家对生命其实有一个基本统一的定义。生命体能通过自身的新陈代谢来生存、生长、繁殖。

病毒是生命吗？病毒能够侵入细胞，借助细胞内的生物化学反应自我繁殖。但是病毒缺失了作为一个完整生命所需要的另一些重要基因，它没有制造核糖体的指令，也没有分解食物的酶的编码基因。因此，严格来说，病毒并非生命体。

理论上来说，从宿主或者突变有可能让病毒获得成为生命体的遗传信息，使得病毒基因组丰富起来，直到能自主进食、生长，最后借助自己的力量分裂增殖。这样的演化路径对病毒来说并非难事，然而其中存在巨大的困难。基因组越庞大，积累危险突变的几率也随之增大。病毒没有专门修复基因错误的酶，因此病毒基因组变大后，更容易产生致命突变从此消失。而病毒如果一直保持微型基因状态，就无法拥有成为生命进行新陈代谢的基因了。所以，理论上的可能在实际上遭遇极大的阻碍，病毒始终不能变大成为生命。

然而，科学家实际上已经发现了一些巨型病毒。拥有数百上千基因的巨型病毒以其无可辩驳的存在，告诉人们，病毒可能跨越了横亘在生命之路上的阻碍。科学家发现，巨型病毒感染细胞之后，并不会融入细胞无数的分子团中，而是会组织形成大量复杂的结构，这种结构这种结构被称为“病毒工厂”。病毒工厂通过一个入口吸收原料，然后通过领外两个出口输出新的DNA和蛋白质大分子。从这一点看，巨型病毒已经非常像一个独立的细胞了。科学家还发现，巨型病毒甚至可能被其他病毒感染，这种入侵的新病毒被称为噬病毒体。噬病毒体潜入病毒工厂，欺骗本应复制巨型病毒的工厂制造出更多噬病毒体。

巨型病毒弥合了大多数病毒和细胞之间的“生命”鸿沟。可以说，病毒演出出了最早的生命。它是致命的，但是它也赋予了这个世界必不可少的创造力。在病毒身上，创造和毁灭完美的结合在一起。