司马平邦说丨我们起源于病毒，也将灭亡于病毒

昨天，讲了一段自己的思考，《恐龙、人类与病毒》，刚刚为这段思考找到一些证据，其实说人类起源于病毒，这是一个很早就已经有过的旧学说，美国学者卡尔·齐默已经写过一本书叫《病毒星球》，专门讲了这件事，我把它节选过一部分，与大家分享。有传染性的活液：烟草花叶病毒和病毒世界的发现不可或缺的氧气，很大一部分是在病毒的帮助下生产出的；将DNA从一个物种搬运到另一物种，为生物演化提供新的遗传材料；地球上生命的基因多样性，大多蕴藏在病毒之中；甚至连人类基因组的一部分，也来自感染了远古祖先的上千种病毒……而在科学领域，“病毒”是不是生命体，病毒产生、变异与传播的规律等基本问题，仍在不断地研究与争论之中。
在距离墨西哥奇瓦瓦州东南80公里的沙漠里，有一条寸草不生的山脉，名叫奈卡山脉。2000年，几位矿工在山底错综复杂的地下洞穴中作业。当他们挖到300米深的时候，一个奇异的世界豁然展现在他们眼前——9米宽，30米长，洞顶、四壁、地面各处都排布着光滑透亮的石膏晶体。有矿物晶体的洞穴并不少见，但此处的“水晶洞”与众不同。洞里的晶体都有着惊人的体量，长度都在10米以上，最沉的有55吨重。这些晶体不是我们通常理解的用在项链上的小水晶，而是像山一样大，人可以往上爬。自被发现以来，已经有不少科学家进入过这个神奇的水晶洞。例如，地质学家胡安·曼努埃尔·加西亚—鲁伊斯（Juan Manuel Garcia-Ruiz）基于自己的研究，确定了这些晶体是在2600万年之前，在火山活动中，与奈卡山脉同时形成的。山体的空洞中充满了含有矿物质的热水，山岩浆不断释放热量，把水维持在58摄氏度， 这个温度是矿物析出、形成晶体的理想温度。山洞里的水就这样在几十万年间神奇地维持在这个完美的温度，让晶体能长成今天的庞然大物。同样，加拿大不列颠哥伦比亚大学的科学家柯蒂斯·萨特尔（Curtis Suttle）也于2009年到访水晶洞。他和同事从洞穴的水洼里舀了一些水，带回实验室分析。但是，萨特尔的学术研究和晶体、矿物， 甚至和任何石头都扯不上半点关系。他研究的，是病毒。水晶洞里从来就没有人，事实上，甚至连一条鱼也找不到。这个神奇的洞穴在几千万年间一直与世隔绝， 仿佛是生物圈外一个独立的存在，本不存在感染病毒的可能性。然而，萨特尔的确不虚此行。他把从水晶洞里带回的水放在显微镜下，大片大片的病毒展现在他眼前，每滴水里都足有2亿个病毒。同年，科学家达娜·威尔纳（Dana Willner）也开展了她自己的病毒探寻之旅。她没有去什么洞穴，而是“潜入”了人体。威尔纳和同事从人的痰里分离出了一些DNA片段，他们把这些DNA片段与在线数据库里的上百万个现有序列进行了比对。片段中大部分DNA当然来自人体，但同时，也有相当数量来自病毒。在此之前，科学家一直认为，健康人的肺里是没有病毒或细菌的，但威尔纳发现， 人的肺里平均驻扎了174种之多的病毒，其中只有10%是已发现病毒的近亲，另外90%就和水晶洞里躲藏的病毒一样，是陌生的。
从左至右：赫氏圆石藻病毒，禽白血病病毒从白细胞中释放、大肠杆菌表面噬菌体从深深的地下，到撒哈拉沙漠的沙里，再到南极冰盖之下1英里深藏的湖水中——新发现的病毒无处不在且数量巨大，科学家们根本来不及逐一研究。几千年来，我们对病毒的全部了解只是它们会让人得病，甚至取人性命。而直到现在，我们尽管看到了病毒对人的影响，却仍不完全知道它们是如何做到的。连“病毒”（virus）这个词也是自相矛盾——它承自罗马帝国，当时的意思是“蛇的毒液，或者人的精液”，在一开始就被赋予了 “毁灭” 和 “创造” 双层含义。1879年，可怜的荷兰农民向年轻的农业化学家阿道夫·迈耶（Adolph Mayer）求助。迈耶仔细地研究了这场大灾难，他把摧毁烟草农场的疾病称为“烟草花叶病”。这些植物生长的环境，包括土地、温度、日照，都是迈耶的研究对象，但迈耶根本没有发现染病植株和健康植株的生长环境究竟有何不同。或许是被真菌一类的不可见的病原体感染了呢？
显微镜下的烟草花叶病毒最后，迈耶从得病的植株里提取出汁液并注射到健康植株上，健康植株被感染了。迈耶意识到，一定有一些微小的病原体在植物体内繁殖。他再取了一些染病植株的汁液，放在实验室里培养，结果真的长出一些细菌菌落来。最后，这些菌落越长越大，甚至可以不借助显微设备而被观察到。迈耶用这些生病组织培养出细菌，把它们涂抹到健康植株上，却并没有让健康植株出现相同的症状，他只好作罢。几年后，一位名叫马丁努斯·拜耶林克（Martinus Beijerinck）的荷兰科学家从迈耶止步的地方重启病原体寻找之旅。他想，会不会是什么比细菌小得多的病原体让烟草染上了花叶病？他把染病植株磨碎，把得到的汁液用极为精细的过滤器过滤，去掉植物细胞和细菌，然后把得到的澄清液体注射到健康植株体内。这下，烟草得病了。拜耶林克把新染病的植株再次磨碎，汁液过滤，得到的液体能继续感染更多的健康植株。在染病植株的研磨液里一定有什么比细菌还小的东西，它们能自我复制，能传染疾病。拜耶林克称它们为“有传染性的活液”。液体里含有的物质，是当时的生物学家从未见过的生命形式。这些物质不仅极其微小，也异常坚韧，酒精没能让滤出液失去传染性，加热至快沸腾似乎也仍然毫发无伤；把滤纸泡在滤出液里，让液体蒸发直到滤纸彻底干燥，三个月后再把滤纸浸入水里，浸过滤纸的水仍然能让烟草染病。拜耶林克将他的 “有传染性的活液” 里的神奇物质称为“病毒”，这是这个词第一次以我们如今熟悉的意义使用，但也只是用这个词来和之前人们所知的动物、植物、细菌或真菌做出区分。不久人们就发现，拜耶林克所发现的，只是众多病毒中的一种。20世纪初，其他科学家用类似的过滤后感染的方法，找到了其他疾病的致病病毒，并且掌握了一种不依赖活体，只凭借培养皿中的一些细胞，就让病毒增殖的方法。然而对于病毒究竟是什么，拜耶林克没有结论，当时的科学家也各执一词。有些人认为，病毒仅仅是一些化学物质；还有一些科学家认为病毒是长在细胞里面的寄生生物。甚至这些病毒究竟有无生命都未能达成共识。之后，化学家温德尔·斯坦利（Wendell Stanley）的工作，让越来越多人了解到病毒带来的种种困惑。20世纪20年代，斯坦利还是一个学生，他在学校里学到了结晶的手段：分子可以聚合成重复的结构，从而形成晶体。晶体能够展现出这种物质在一般情况下不会表现出的性质。比如，科学家用X射线照射晶体，通过观察射线的反射方向，就能推断晶体中分子的排布规律。20世纪初，晶体帮助解决了生物学领域最大的谜团之一——酶到底是什么。科学家想办法让酶结晶，从而发现了酶的本质是蛋白质。病毒会不会也是一种蛋白质？斯坦利选择了人们熟悉的烟草花叶病毒，开始尝试让病毒结晶。斯坦利效仿了拜耶林克40年前的做法，从受感染的烟草植株中获得汁液，用精细的过滤器过滤。为了让病毒结晶尽量没有杂质，斯坦利从“有传染性的活液”里尽力去除了蛋白质以外的所有化合物。在经过重重净化的液体里，斯坦利观察到微小的细针形晶体开始生长，慢慢长成乳白色的薄片。这是人类历史上第一次有人不借助任何工具，仅用肉眼就观察到了病毒。病毒晶体立马变得如同矿物一样坚硬，却也像微生物一样鲜活了。斯坦利把这些病毒晶体像厨房里的食盐一样储存起来，数月不理。等再取一些溶进水里时，这些晶体仍然能恢复成不可见的病毒， 再次感染烟草，其凶猛程度丝毫不减从前。1935年，斯坦利于发表了自己的实验结果，震惊了世界。《纽约时报》评价这一发现“动摇了人们对生与死的区辨”。不过，斯坦利还是犯了个不能忽略的小错误。
从左至右：人乳头瘤病毒（HPV），鼻病毒1936年，英国科学家诺曼·皮里（Norman Pirie）和弗雷德·鲍登（Fred Bawden）发现病毒并不仅仅是由蛋白质构成的，蛋白质占了病毒组成的 95%，另外5%是另一种神奇的长条状分子，也就是核酸。在很多年以后，科学家会发现，核酸是构成基因的物质，也正是在核酸的指导下，细胞才得以合成蛋白质和其他分子。我们人类的细胞，把基因的信息存储在双链的脱氧核糖核酸，简称 DNA。许多病毒的基因也是基于DNA的，但同时也有很多病毒，利用的是单链的核糖核酸，简称RNA，前面提到的烟草花叶病毒就是这样的病毒。斯坦利结晶出烟草花叶病毒之后的4年，一个德国科研团队终于成功看到了单个病毒。20世纪30年代新一代显微镜发明， 在新技术的帮助下，人们可以观察比之前小得多的对象。古斯塔夫· 考舍（Gustav Kausche），埃德加·普凡库赫（Edgar Pfannkuch）和赫尔穆特·鲁斯卡（Helmut Ruska）3位科学家把烟草花叶病毒晶体滴到纯净水里，放到新仪器下观察。1939年，他们发表了观察结果，描述了他们在显微镜下看到的一些300纳米长的微小杆状结构。在此之前，没有人看到过如此微小的活物。在随后的数十年里，病毒学家继续深入地“拆解”病毒，希望全面了解它们的分子构成。科学家发现，病毒和人体细胞里都有核酸和蛋白质，但二者有很多区别：人的细胞内塞满了上百万不同种类的分子，细胞利用这些分子来感知环境，在环境中爬来爬去，吞噬营养物质，然后生长，最终决定自己究竟要一分为二，还是要为了细胞同伴的利益而舍弃自己的生命；然而，病毒通常比细胞要简单得多，绝大多数病毒只是蛋白外壳包裹着几个基因而已。但即便病毒的遗传信息量非常小，它们仍然可以通过劫持其他生命体来自我复制。病毒把自己的基因和蛋白质注入宿主细胞，把它变成帮自己复制的 “代工厂”。一粒小小的病毒进入一个细胞，一天之内，就能产出上千个病毒。
从左至右：天花病毒、拟菌病毒（ 已知体积最大 ）20世纪50年代，病毒学家已经掌握了关于病毒的基本信息，但他们远远没有满足，毕竟我们连病毒是通过哪些途径让人得病都还没搞清楚。乳头瘤病毒为什么能让兔子长出角来，为什么它们到了人体内，又能引发全球每年数十万例宫颈癌？为什么有的病毒对人致命， 但另一些却相对无害？病毒如何攻克宿主的防御系统，它们怎么能演化得比地球上任何别的物种都快……对这些问题，当时科学家都还没有思路。
人类免疫缺陷病毒（HIV）、西尼罗河病毒、埃博拉病毒他们不知道，一种日后会被命名为HIV的病毒，已经从黑猩猩和大猩猩蔓延到我们人类身上，而30年后，这种病毒会变成人类历史上最凶残的杀手之一。他们无法想象，地球上存在的病毒数量之巨，更猜不到，地球上生命的基因多样性， 很大一部分就蕴藏在病毒之中……他们也不知道，我们呼吸的氧气很大一部分，其实是在病毒的帮助下生产出来的，连我们所在的这颗星球的温度， 都和病毒的活动息息相关……他们当然也想象不到，人类基因组的一部分就来自感染了我们远古祖先的上千种病毒，甚至今天地球上的生命， 都可能是在四十亿年前从病毒起源的……如今，科学家都知道这些事了，更准确地说，他们都听过这些说法。他们认识到，从遥远的水晶洞到我们人类身体内部，地球就是一颗病毒星球。（图文来源于《病毒星球》，广西师范大学出版社出版）人类起源于病毒引发的基因突变这不是危言耸听，据美国科学家一份最新出炉的研究报告表示，自视为高等动物的咱们，至少有8%的人类基因组来源于病毒，他们的基因密码和我们自身的整合在一起，经历了四千多万年的进化。这种叫做插入式博那（BDV）的病毒，能够在细胞核内复制和转录，并占据人类DNA 8%的“份额”。而它的命名，更显戏剧，早在1885年，那次在德国小镇博那爆发的病毒性传染病，导致大量马死亡之后，人们就发现，并为这种病毒命了名。这种病毒，仅通过神经细胞进行传染，并将在宿主体大脑中建立持续性感染，病毒将在感染的细胞核内发育。而提到DNA，对于今天的我们来说，这也并不是什么新鲜事物。DNA即脱氧核糖核酸，英文全称：Deoxyribonucleic acid，又称去氧核糖核酸，是一种分子，可组成遗传指令，以引导生物发育与生命机能运作——我们学过的化学课本这样定义它。甚至，法医专家通过犯罪现场留下的指纹进行DNA比对就能从众多犯罪嫌疑人中找出真正的罪魁祸首——这早已不是只出现在影视作品中的画面，DNA鉴定技术在刑事侦查中确已普遍运用。近些年，DNA的研究成果已逐渐走入普通老百姓的生产生活并发挥起重要作用。所以，DNA亲子鉴定，分别数十载DNA认亲，诸如此类的消息才屡见报端。（本文来源于康斯坦丁的博客）人类文明起源于朊病毒尼安德特人的迅速消亡与人类文明的爆发在时间点上正好重叠在一起，这个难道是巧合？大约在旧石器时代晚期，5万年前，人类各种文化以爆炸的形式产生了，同期，尼安德特人也走到了它的末路。有些科学家提出因为气候的变化导致这个人类的近亲走向灭亡，但是这样的结论在回答为什么同时期的现代人没有灭亡这个问题将陷入困境，没有证据表明现代人更能够适应变化的气候，当我们从考古发现中知道，尼安德特人在经历几十万年的数次冰河期后，仍然存活下来，气候导致尼安德特人的灭亡就很难具有说服力。还有一些科学家认为，是由于现代人捕猎尼安德特人，将他们变成自己的盘中餐，从而导致在与近亲现代人的竞争中被无情淘汰。尽管有竞争的压力，但是同样有大量的遗传证据表明，现代人类与尼安德特人有过混血的过程，竞争并不必然导致灭绝，更不会以如此醒目的速度走向灭亡。也许在我们人类历史中，只有在西方人征服北美过程，由于带去的疾病导致南美众多部族染疫而迅速灭绝更有相像的地方。不妨做个假断，让我们将人类文明的爆发与尼安德特人的灭亡做个联系，在大约5万年前，一场流行性疾病蔓延到现代人与尼安德特人聚居的地区，由于这种疾病导致的基因突变，使得现代人与尼安德特人走上了不同的进化之路。尼安德特人被灭绝了，而现代人的基因突变，却将人类送入文明发展的轨道。对于熟悉进化论和生物学的科学家来说，有一个特别的现象将人类与其它高级动物截然分开，高等生物进化的原则是基因的俭省与复用，简单来说就是通过尽可能少的组织结构和信息遗传，保障后代具有足够的适应环境的生存能力。我们的基因尽管可能很少，只有3万多个，但是通过同一个基因的复用，使得基因在不同的组织和生长阶段具有不同的表达。表现在智力的发展上，就是够用的原则。高级生物在出生后的一段时期，由遗传基因决定它具有很强的学习环境的能力，这是一个窗口期，在窗口期外，主导学习的基因将被用来完成其它的功能，生物体不再具有学习能力，心理学上将这个时期的活动叫做“印刻”。然而只有人类不但在幼年时期具有超强的学习能力，而且更重要的是，似乎主导我们学习的基因没有完全关闭掉，从而使得现代人保持了终生的学习能力，这样的变化是不符合进化论的普遍规律的，具有终生学习能力是个非常奢侈的功能，然而这个变化实在是太重要了，诚如罗伯特.怀特在《非零年代》中所描述的，人类的知识开始能够积累与发展了，人类在自然进化的路途上开始逐步掌握自己的命运了。是什么样的疾病能够具有如此的威力？也许是朊病毒，这是一种只侵染中枢神经系统的蛋白质病毒，也许我们人类适应了其中一种朊病毒，并导致我们大脑基因的变化，使得我们的大脑保持某种幼态，并具有了终生学习的能力，而同样的病毒却将尼安德特人送上了进化的死路。英国牛津大学科学家西蒙·昂德当提出，由于尼安德特人可能的吃食亡故者的习惯，导致了类似祖鲁病（朊病毒导致的一种疾病）的大流行，从而迅速灭绝了尼安德特人。他是在研究了1900年至1850年期间，流行于巴布亚新几内亚南部山区食人土著间的祖鲁病时，提出了这样的观点的。（本文来源于lhy8848的个人博客）