病毒有生命吗？新证据表明病毒有生命

流感、非典、埃博拉、艾滋病毒、普通感冒。我们都非常熟悉这些名字。它们都是病毒——包裹在蛋白质外壳中的一小段遗传物质（DNA 或 RNA）。但我们并不真正了解，自病毒学研究开始以来，科学家们一直在努力解决的问题是病毒是否真的有生命。今天发表在《科学进展》上的一篇论文可能会改变这一现状。通过创建一种可靠的方法来研究病毒的长期进化史——这在过去几乎是不可能的——研究人员发现了新证据，强烈表明病毒确实是生命体。

长期以来，科学家一直认为病毒是非生命体，它们是从其他细胞脱落的 DNA 和 RNA 片段。事实上，根据我们所知道的关于生命所需的一切，病毒似乎不符合这一标准。病毒不具备许多生命过程，例如新陈代谢能力。病毒似乎只进行一种生命过程，即繁殖，但即便如此，单个病毒也不携带翻译机制，即读取其 DNA 和 RNA 并构建新病毒所需的蛋白质。它们入侵细胞并劫持其遗传工具来为它们完成这一任务。

但在过去十年中，病毒学的发展开始越来越多地揭示病毒实际上可能是活的。其中之一就是巨型病毒的发现，这种巨型病毒拥有比某些细菌还要大的庞大基因组库。从这个角度来看，有些病毒，如埃博拉病毒，只有七个基因。其中一些巨型病毒拥有翻译所需蛋白质的基因——这些 DNA 和 RNA 读取器反过来会构建新的病毒。这颠覆了将它们归类为非生命体的缺乏翻译机制的论点。

病毒和细胞统一的通用生物学。

然而，尽管有这些新发现，但整个讨论中有一个巨大疑问，那就是病毒的进化史是什么样的。因此，伊利诺伊大学作物科学和卡尔·R·沃斯基因组生物学研究所教授 Gustavo Caetano-Anolles 和研究生 Arshan Nasir 承担了一项雄心勃勃的任务，试图追溯这样的历史。病毒显然会进化——问问任何一位医学专业人士——而且它们也具有巨大的多样性（迄今为止描述的病毒不到 4,900 种，但估计病毒种类总数超过一百万种）。

但是，由于某种病毒中的小 DNA 和 RNA 链在单个宿主体内复制多次，甚至在复制过程中与宿主的 DNA 部分混合，因此突变经常发生，而且速度很快，Caetano-Anolles 说道。这使得研究病毒基因以了解其进化史的效率，就如同向柴郡猫解释量子力学原理一样低。

为了解决这个问题，Caetano-Anolles 和 Nasir 转而研究蛋白质折叠。Caetano-Anolles 解释说，蛋白质折叠只是病毒和细胞特有的拼图状蛋白质形状，使它们能够执行基本的分子功能。这些蛋白质的具体形状由基因编码，不会像 DNA 或 RNA 序列那样随时间发生剧烈变化，因此为回顾历史提供了一个很好的标记。

现在来看看数字。Caetano-Anolles 和 Nasir 分析了 5,080 个生物体的蛋白质折叠——3,460 个病毒和 1,620 个来自其他生物体的细胞，代表了生命之树的每个分支。他们发现了巨大的发现：442 个蛋白质折叠是细胞和病毒之间共享的，还有 66 个折叠是病毒独有的。这表明存在某种分支。

这表明病毒并非只是细胞脱落的遗传物质，而是与细胞共享独特属性（因此是活的），并最终进化为独立实体。“我们现在能够构建真正通用的生命之树，”Caetano-Anolles 说，“描述生物和病毒的起源和多样性。”

这些发现提供了迄今为止最有力的证据，证明病毒确实存在。Caetano-Anolles 说：“存在一种将病毒和细胞统一起来的普遍生物学，这一事实本身就证明了构建生命之树的合理性，该树将病毒与细胞并列。”这些结果的有趣之处在于，它们表明病毒一定是通过一种称为还原进化的过程从远古细胞中分化出来的，在这种过程中，生物体变得更简单而不是变得更复杂。病毒很可能“本质上更具细胞性，并且以原始细胞的形式存在”，Nasir 解释说。这些原始病毒寄居的古老细胞是大约 24.5 亿年前多样化生命出现之前的最后一个普遍共同祖先的细胞。

在某个时候，这些古老病毒细胞的基因组被减少或消除，以至于它们失去了细胞性质，变成了现代病毒。纳西尔说，“当病毒进入并控制任何细胞时，它们就会恢复其‘细胞’存在。”​​当受感染的细胞吐出新病毒时，它很可能非常像那些制造原始病毒的古老细胞。“因此，”纳西尔总结道，“一开始，病毒和细胞作为一个整体存在。今天，它们是分裂的，但可以在病毒感染细胞后恢复它们的关联。”

这项研究紧随最近的发现。对还原进化的更深入理解揭示了许多寄生生物的例子，如细菌和真菌，它们依赖宿主来完成生命周期。纳西尔希望他们的发现加上现有的证据，将迫使科学家将病毒纳入细胞进化的图景中。“排除它们总是会产生不完整的图景，”他说。这可能过于乐观，但研究人员并没有气馁。卡埃塔诺-阿诺莱斯说：“我确实希望这将促进我们对病毒圈的看法发生翻天覆地的变化。”