讀書筆記 | 病毒與細胞間的持久戰,協同進化


《三國演義》中有兩位聰明絕頂的人物:周瑜與諸葛亮。由於他們服務於兩個不同的國家,常常鬥智鬥勇,互不服氣,但又有一點兒彼此欣賞。周瑜曾感嘆說:“老天既然生了我周瑜,爲什麼還生出諸葛亮呢?”

其實病毒與宿主細胞之間的關係,也有點兒像周瑜與諸葛亮:兩者都想戰勝對方,但是常常互有勝負,似乎誰也佔不了絕對的優勢。

病毒與宿主細胞之間,在億萬年間進行了無數次的較量,至今也沒有分出勝負。在這場曠日持久的戰爭中,雙方都受到自然選擇的驅動,因而存在着協同進化的關係。

有人認爲,在大約40億年前,地球上生命起源之初,病毒與非病毒生物之間,就採取了兩套完全不同的策略。

兩者在邁入生命的“門檻”之前便分道揚鑣。病毒“選擇”走極簡主義之路,始終保持最簡單的結構——遺傳物質加上保護它的蛋白質外殼。病毒沒有細胞,沒有新陳代謝,沒有能量消耗,不需要覓食、生長、求偶、交配等“維持生計”的種種耗能”的生命活動。病毒是單純的基因運載器,利用生物宿主的細胞“借腹生子”,進行自我複製,因而至今被視爲非生命體。

而非病毒生物從單細胞生物(比如細菌等)開始,向着越來越複雜的方向演化,爲了生存和繁殖,費盡了心機,各顯神通,最後演化出繽紛多彩、最美麗、最奇妙的生命世界(即地球上的生物多樣性)。

病毒的起源與演化

科學家公認,病毒在地球上分佈極廣,超過任何一種生物。從南極到北極,從沙漠到海洋,從高空到地下,從細菌、動植物身上到人體內外,病毒無處不在。

病毒的種類和數量可能遠遠超過地球上所有生命體的總和。從病毒的數量與廣泛分佈上看,今天的病毒是長期演化的結果。

那麼,病毒是如何起源和演化的呢?

部分科學家認爲,病毒的起源是個漸進的過程。最早可能起源於核酶,核酶是具有催化特定生物化學反應功能的RNA分子,它跟“類病毒”有些相似(請注意:類病毒是核酸類酶,但並非所有核酸類酶都是病毒)。類病毒是一種具有傳染性的單鏈RNA病原體,比病毒還要小,而且沒有蛋白質外殼。

類病毒的活性遺傳物質,在獲取了幾個結構蛋白之後,獲得了從一個細胞內出來並進入另一個細胞的能力,於是就演化成了穿梭於細胞間的具有感染性的病毒。

另一些科學家則認爲,病毒的起源是個倒退的過程。病毒是具有細胞的有機物退化而來的殘留物。微生物學家一般認爲,某些細菌是細胞內寄生物,是從獨立生存的有機體那裏演化而來的。或許現在的病毒,也是因爲採取了寄生複製的策略,而從原本獨立生存的有機體那裏退化出來的產物。

還有一些科學家認爲,簡單的、能夠複製的RNA分子在細胞生命出現之前就已經存在了,並有了傳染性,感染了最初出現的細胞。因此,實際上病毒是所有生物的祖先

到目前爲止,在這三種假說中,還沒有哪一種假說可以成爲定論。

也有科學家認爲,或許病毒起源不止一次,也不一定只是通過一種方式起源的。也許所有病毒的起源方式,我們目前壓根兒還沒有認識到。

跟非病毒生物的演化一樣,病毒的演化也是受自然選擇驅動的。

那麼,什麼是自然選擇呢?

          自然選擇學說

自然選擇是英國博物學家達爾文在《物種起源》裏提出的理論。瞭解什麼是自然選擇,還要從他在“人工選擇”現象中的發現說起。

我們日常生活中很多動植物,都是通過人工選擇的篩選和培育而變成今天這個樣子的。

比如,達爾文發現,我們平常喫的白花菜、西蘭花、捲心菜、苤藍(大頭菜)和羽衣甘藍(一種沙拉中常用的洋菜)等蔬菜,都是用“人工選擇”的方法,從同一種野生甘藍培育出來的。

這是人們根據遺傳原理,按照自己的喜好,在野生甘藍中特意選擇某些花或葉或根比較發達的留種,利用個體變異,一代一代地培育出來的。

所以,經過很多世代之後,有的品種的花變得越來越大(花菜),有的葉子變得越來越大(捲心菜),有的根變得越來越大(大頭菜),這是人工選擇的結果。

同樣,世界上現在有300多種不同品種的狗,都是從同一個野生物種——狼,經過人們世世代代的選擇、培育和馴化,即“人工選擇”產生出來的。

比如在選育善於奔跑的獵犬時,人們選擇腿長、跑得快的,拋棄腿短、跑得慢的。而在選擇寵物犬時,就迎合不同主人的不同偏好,有的狗小巧玲瓏、有的性情溫順、有的甜美討喜,等等。

還有各種家畜品種,也是經過長期“人工選擇”而形成的,比如產奶多的奶牛、瘦肉型豬、毛質好的綿羊、跑得快或能負重的馬等。這些都是因爲生物本身在遺傳中發生變異,而人們有意識地選擇自己喜歡的或對人類有用的變異、淘汰自己不喜歡的或用處不大的變異,從而形成了五花八門的不同品種。達爾文把這種人爲的力量稱作“人工選擇”。

<未完>

2023-1    風鈴

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