视频：梳理人类与病毒的“相爱相杀”

无处不在的病毒是怎样出现的？在地球生命进化中，病毒究竟起了什么作用？人类到底应该消灭病毒，还是与病毒相伴共生？

《进击的病毒》介绍了病毒的起源和演变，病毒对生物进化和人类文明发展产生的巨大影响，以及人类与病毒抗争的艰难历程。作者以生动有趣的文笔，从进化论的视角讲述了亿万年来病毒与地球生命的“相爱相杀”：一方面，病毒作为自然创造的冷血杀手，带给我们疾病与死亡；另一方面，病毒作为基因的横向传播载体，对于生命的进化起到了不可估量的作用，甚至驱动了人类的进化。病毒是人类最致命的敌人，同时也是我们最可贵的盟友。人类要想生存下去，就必须学会与病毒长期共存。

《进击的病毒》

史 钧 著

世界图书出版公司出版

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改造生命

细胞并不是一个开放系统，如果任何物质都可以随意进入细胞，生命活动很快就会陷入混乱，所以细胞理应受到严格管控。任何物质想要出入细胞，都必须接受细胞的审查，病毒自然也不例外。

病毒要想进入细胞，并不是像土匪一样直接把门踹开，然后闯进去大肆破坏，而是要拿着自配的钥匙开门。病毒没有大脑，也没有神经细胞，不会思考，更不会设计，但在漫长的进化过程中，病毒经历了无数次的试错，终于使出了一系列入侵细胞的手段，许多手段都取得了空前的成功。它们都拿到了进入细胞的钥匙，那是一种和细胞表面受体吻合的特殊蛋白质。

不只是病毒进入细胞需要钥匙，精子进入卵子同样需要钥匙。那么，这两种钥匙有没有相似之处呢？

研究发现，精子的钥匙与病毒的钥匙相似度极高，都是一种高度保守的蛋白质，以至于科学家怀疑两者有着相同的来源。基因序列分析表明，病毒在35亿年前就开发出了蛋白钥匙，而直到9亿多年前，其他生物才获得了这把钥匙，此后就开始尝试两性细胞的融合，为有性生殖奠定了坚实的基础。如果不是借助病毒钥匙的助攻，精子根本无法突破卵子的细胞膜。由此可见，病毒为有性生殖立了第一功。

精子只是进入卵子还远远不够，生物还需要一种机制保障受精卵的正确发育。在哺乳动物出现之前，受精卵往往会被一层外壳包裹起来，然后排到雌性体外继续发育。从两栖动物到爬行动物，再到水里游的鱼类和空中飞的鸟类，无不采用这种策略。但哺乳动物却对生育策略做出了重大调整，它们不再把受精卵排出体外发育，而是留在子宫内发育，并通过胎盘为胚胎提供营养。这就是胎生策略，大大提高了后代存活率，但有个麻烦也随之出现。

胎盘是独立而又短暂的器官，在胎儿宫内生活期间，主要用于滋养胎儿。包括智人在内的多数哺乳动物中，胎盘滋养层都是母体与胎儿血液接触的主要屏障，不但执行母子之间的营养交换功能，而且还要分泌激素和生长因子，促进胎儿有效生长。

问题在于，生物体是排他系统。由于胚胎带有一半父本基因，新生胚胎理论上很难和母体融合，相反，还会面临着母体免疫系统的排斥。如果真是那样，哺乳动物就永远无法产下后代。好在哺乳动物已经解决了这个问题，非但不会排斥受精卵和胎儿，还会竭尽所能提供营养和氧气。此事现在看来理所应当，但却违背基本的生物学原则。研究人员提出了许多假说来解释这一现象，现在看来，内源性逆转录病毒可能是唯一正确的答案。有一种病毒曾经一手促成了胚胎与母体的融合，同时阻止了母体免疫系统对胎儿的排斥。后来这种能力被所有哺乳动物继承了下来，包括人类。

为了方便理解，我们姑且把这种独特的内源性逆转录病毒称为胎盘病毒。1999年，法国学者布朗领导的研究小组对一种人类胎盘病毒展开了深入研究，发现胎盘病毒能够合成一种重要的蛋白质——合胞素。为了理解合胞素的功能，生物学研究中最著名的炮灰——小白鼠——闪亮登场，因为小白鼠体内也有合胞素。当小白鼠的合胞素基因被删除以后，它们根本无法顺利生下后代，胚胎全部胎死腹中。这类悲剧表明，合胞素在胚胎定植和发育过程中具有关键作用。

进一步的研究表明，合胞素只在哺乳动物的胎盘滋养层高度表达，在其他组织中并不表达，万一在其他组织中表达，就意味着癌症，比如在乳腺癌和子宫内膜癌患者体内均可检测到合胞素。因为合胞素可以促进癌细胞与内皮细胞的融合，促进其生长与扩散。而容易诱发癌症，恰是内源性逆转录病毒的本质特征。但在胎盘滋养层细胞中，合胞素则摇身一变，成了胚胎生长发育的助手。

根据基因序列推测，在一亿多年前，胎盘病毒感染了胎盘类哺乳动物的祖先，将合胞素基因整合进了哺乳动物的基因组中，帮助哺乳动物获得了生产合胞素的能力，同时产生了最早的胎盘。此后胎盘类哺乳动物不断分化，又被其他带有合胞素基因的内源性逆转录病毒感染。经过不断修正，不同类型的胎盘动物诞生了。啮齿类动物、蝙蝠、牛和灵长类动物分别采用不同的合胞素，但工作原理基本差不多。

人类在进化过程中曾先后被两种胎盘病毒感染，可以合成两种不同的合胞素，后来旧的合胞素基因逐渐被取代，现在起作用的只有一种。新版合胞素除了促进细胞融合，还有一个奇特的功能，那就是抑制免疫活性。起初这一功能是为了抑制宿主免疫系统，帮助胎盘病毒顺利入侵宿主，后来则用于抑制母体对胎儿的免疫反应，以此保护胚胎。体外研究证明，当给小白鼠移植外源细胞时，如果同时添加合胞素，就可以防止免疫排斥反应，从而顺利移植成功。这一现象已经为器官移植开辟了新的思路。

值得注意的是，人类胚胎早期发育阶段，除了表达合胞素，还会表达许多其他内源性逆转录病毒蛋白。但在发育接近尾声时，这些蛋白质则会消失。这说明人类胚胎的早期发育，特别是在受精卵分裂为八个细胞的时期，全程都在内源性逆转录病毒产物的保护下进行。如果缺少这些病毒蛋白，胚胎很容易出现发育异常。目前这方面的研究仍处于起步阶段，但有一点共识，那就是内源性逆转录病毒在人类胚胎的发育过程中起到关键的调控作用。换句话说，没有内源性逆转录病毒，就没有哺乳动物，更不会有人类。胎盘动物可以看作是病毒改造生命的关键证据。

病毒改造生命的另一个环节，可能与大脑发育有关。大脑进化是塑造哺乳动物的重要环节，而这一环节也与病毒有着千丝万缕的联系，因为某些神经系统中的内源性逆转录病毒可能让哺乳动物变得更聪明。人类大脑中有一种负责记忆功能的蛋白质，根源来自病毒衣壳蛋白，现在仍然很像病毒，只不过老老实实地为人类服务罢了。如果没有这种衣壳蛋白的帮助，人类的记忆能力可能就要大打折扣。

此外，还有研究表明，内源性逆转录病毒还参与了灵长类动物的心脏建设工作，促进了大型灵长类动物的心脏功能。小鼠体内没有这种病毒，所以小鼠心脏很难扩容。将人类的心脏内源性病毒基因导入小鼠胚胎后，小鼠胚胎的左心室就会出现异常增大的现象。人类罕见的扩张型心肌病，似乎也是病毒基因超水平表达引发的症状。这种病毒在某种程度上强化了人类心脏的供血能力，更加适应直立行走的需要，并在一定程度上塑造了人类的体型。

由此可见，尽管内源性逆转录病毒默默无闻、不事张扬，却深刻改造了生命进化的方向。它们动作很小，可能几千年修改一小段基因，但十几亿年积累下来，总体基因信息量却达到了惊人的程度。这一事实，让我们对生命进程有了更加深刻的认识。人类并不是纯粹的生物体，而是各种基因搅拌拼凑而成的大拼盘。不只人类，所有生物都是如此，大家都只不过是各自封闭的基因容器。病毒则在所有容器之间不断穿梭、来回搅动，将整个生物圈连成了一个整体。从这种意义上说，病毒完全可以称为自然界最强大的基因搅拌器，其效果足以与有性生殖相媲美。

标签： 基因合成 胎盘功能