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卫生与健康:如果所有的病毒都消失了 – BBC News 中文


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如果所有的病毒都消失了,世界将会大不相同。不一定会变得更好。但到底会发生什么呢?

病毒的存在似乎只是为了给社会带来灾难,给人类带来痛苦。在数千年的时间里,病毒夺去了无数人的生命,占全球很大一部分人口。1918年大流感导致5000至1亿人死亡,到了20世纪,天花估计夺去了2亿人的生命。当前的新冠病毒大流行只是一系列持续致命病毒攻击中的其中一个。

如果可以选择用魔法,挥动魔杖让所有病毒消失,那么很多人可以生存下来,尤其是现在。但这将是一个致命的错误——比任何病毒都要致命。

“如果所有的病毒都突然消失了,世界的美好将持续约一天半,然后我们都会死亡——这是底线,”威斯康辛-麦迪逊大学(University of Wisconsin-Madison)的流行病学家托尼·戈德堡(Tony Goldberg)说。“病毒在这个世界上的重要性远超过其做过的坏事。”

绝大多数病毒对人类没有治病性,许多病毒在支撑生态系统方面发挥着不可或缺的作用。另一些病毒可以维持生物有机体的健康,包括真菌、植物、昆虫和人类等一切事物。墨西哥国立自治大学(National Autonomous University of Mexico)的病毒学家苏珊·沙勒东(Susana Lopez Charreton)说:“我们生活在一个平衡中,一个完美的平衡”,而病毒就是其中一部分。“我认为没有病毒人类就灭绝了。”

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一些病毒维持真菌和植物的健康。

大多数人都没有意识到病毒在支撑地球上许多生命方面所扮演的角色,因为我们往往只关注那些给人类带来麻烦的病毒。几乎所有的病毒学家都只研究病原体。直到最近,一些勇敢的研究人员才开始研究那些让人类和地球生存下来的病毒,而不是杀死我们的病毒。

戈德堡说:“在一个小学校里有一些科学家,他们试图对病毒的世界提供一个公平和平衡的观点,并证明有益类病毒存在。”

科学家可以肯定的是,如果没有病毒,生命和我们所知道的地球将不复存在。即使人类想要消灭地球上的每一种病毒,也是不可能的。通过想象没有病毒的世界会是什么样子,我们不仅可以更好地理解病毒对我们的生存是多么重要,也可以更好地知道还有很多需要了解的东西。

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如果没有病毒,我们所知的地球将不复存在。

首先,研究人员不知道有多少病毒存在。数千的病毒已经被正式分类,但可能还有数百万病毒未被分类。宾夕法尼亚州立大学(Penn State University)的病毒生态学家玛丽莲·罗斯辛克(Marilyn Roossinck)说:“人类只发现了一小部分病毒,因为人们没有仔细观察。对于科学一直是关于病原体的学科,是一种偏见。”

科学家也不知道病毒整体中有多少对人类有害。英国哥伦比亚大学(University of British Columbia)的环境病毒学家柯蒂斯·苏特尔(Curtis Suttle)说:“如果从数字上看,统计接近于零。几乎所有的病毒对我们所关心的东西都没有致病性。”

生态系统的关键

我们知道,噬菌体,即感染细菌的病毒,是极其重要的。它们的名字来自希腊语“phagein”,意思是“吞噬”——确实吞噬了。“它们是细菌世界的主要捕食者,”戈德堡说。“如果没有它们,人类就会陷入大麻烦。”

噬菌体是海洋中细菌种群的主要调节器,在地球上的其他生态系统中也可能如此。如果病毒突然消失,一些细菌种群可能会爆炸;其他细菌种群可能会在物种竞争中被击败,完全停止成长。

这在海洋中尤其成问题,因为海洋中90%以上的生物都是微生物。这些微生物产生了地球上大约一半的氧气,这一过程是由病毒促成的。

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在海洋中,90%的生物都是微生物。

这些病毒每天杀死20%的海洋微生物和50%的海洋细菌。通过淘汰微生物,病毒确保产氧浮游生物有足够的营养进行高速率的光合作用,最终维持地球上的大部分生命。“如果没有死亡,人类就没有生命,因为生命完全依赖于物质的循环,”苏特尔说。“病毒在物种循环方面非常重要。”

研究害虫的研究人员还发现,病毒对种群控制至关重要。如果某一物种人口过剩,“一种病毒就会出现并消灭它们”,罗斯辛克说。“这是生态系统中非常自然的一部分”。这个被称为“杀死赢家”的过程在许多其他物种中也很常见,包括人类——大流行病就是明证。苏特尔说:“当种群数量非常丰富时,病毒倾向于快速复制并摧毁种群,为其他物种创造生存空间。”如果病毒突然消失,有竞争力的物种可能会在损害其他物种的情况下繁荣发展。

“我们会迅速失去地球上的许多生物多样性,”苏特尔说。“会有一些物种占据上风,把其他物种都赶走。”

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专家说,如果没有病毒,我们将失去地球上的生物多样性。

一些生物体也依赖病毒生存,或者在竞争中获得优势。例如,科学家质疑,在帮助奶牛和其他反刍动物将草中的纤维素转化为可代谢的糖,并最终转化为体重和牛奶的过程中,病毒发挥了重要作用。

研究人员同样认为,病毒对于维持人和其他动物体内健康的微生物群落是不可或缺的。苏特尔说:“这些事情还没有被很好地理解,但是我们发现了越来越多的例子,表明这种病毒之间密切的相互作用是生态系统的重要组成部分,无论是人类的生态系统,还是环境。”

罗斯辛克和她的同事们已经发现了支持这一观点的具体证据。在一项研究中,他们检测了一种寄生在黄石国家公园特定草地上的真菌。他们发现,一种感染真菌的病毒使草变得对地热土壤温度具有耐受性。“当病毒、真菌和植物这三种物质都存在时,植物就可以在炎热的土壤中生长,”罗斯辛克说。“光有真菌是做不到的。”

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在黄石国家公园,一种特定的草由于病毒存在而具有更强的耐热性。

在另一个案例研究中,罗斯辛克发现,一种通过墨西哥胡椒种子传播的病毒可以使被感染的植物阻止蚜虫。“蚜虫更喜欢不携带病毒的植物,所以这绝对是有益的,”罗斯辛克说。

她和同事们还发现,植物和真菌通常会将病毒代代相传。虽然他们还没有确定大多数病毒的功能,但认为这些病毒一定是在以某种方式帮助它们的宿主。“否则,植物为什么要抓住它们呢?” 罗斯辛克说。如果所有这些有益病毒都消失了,寄主它们的植物和其他生物体很可能会变得虚弱甚至死亡。

保护人类

某些良性病毒的感染甚至可以帮助人类抵御某些病原体。

GB病毒C型是一种常见的人类血液病毒,是西尼罗河病毒和登革热的非致病性远亲,它与HIV阳性人群的艾滋病延迟进展有关。科学家们还发现,GB病毒C型似乎可以降低感染埃博拉病毒的人的死亡率。

同样,疱疹使老鼠不易受到某些细菌感染,包括黑死病和李斯特菌(一种常见的食物中毒)。让人感染疱疹病毒、黑死病和李斯特菌来复制老鼠实验是不道德的,但该研究的作者认为他们在啮齿动物身上的发现可能适用于人类。

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疱疹使老鼠更不容易受到某些细菌感染,很可能同样适用人类。

这些科学家们写道,虽然终生感染疱疹病毒“通常被认为只是致病性的”,但数据表明,疱疹实际上通过赋予免疫益处与宿主进入了一种“共生关系”。没有病毒,我们和许多其他物种可能更容易死于其他疾病。

病毒也是治疗某些疾病最有希望的药物之一。噬菌体疗法早在20世纪20年代的苏联就有大量的研究,它使用病毒来靶向细菌感染。现在这是一个快速发展的领域——不仅因为抗生素耐药性的增加,还因为有能力微调治疗来消灭特定的细菌种类,而不是像抗生素那样不加选择地消灭整个细菌种群。

苏特尔说:“当抗生素不起作用时,相当一部分人的生命被病毒所拯救。”溶瘤病毒,即选择性感染和摧毁癌细胞的病毒,也越来越多地作为一种毒性更小、更有效的癌症治疗方法被探索。戈德堡说,无论是针对有害细菌还是癌细胞,治疗性病毒的作用“就像微型制导导弹,进入并炸毁我们不想要的细胞”。“我们需要病毒来进行一系列的研究和技术开发,从而引领我们进入下一代疗法。”

由于病毒不断复制和变异,它们也拥有大量的基因创新,可以被其他生物吸收。病毒通过将自己插入宿主细胞并劫持它们的复制工具进行复制。如果这种情况发生在生殖系细胞(卵子和精子)中,病毒代码可以传递给下一代,成为永久的结合。“所有能被病毒感染的生物体都有机会吸收病毒基因并利用它们的优势,”戈德堡说。“将新的DNA插入基因组是进化的一种主要模式”。换句话说,病毒的消失将影响地球上所有生命的进化潜力,包括人类。

据估计,病毒成分占人类基因组的8%,而哺乳动物基因组中通常散布着大约10万个源自病毒的残余基因。病毒代码通常表现为惰性的DNA片段,但有时它会赋予新的、有用的,甚至是必要的功能。例如,在2018年,两个研究团队分别做出了惊人的发现。一种源自病毒的基因编码了一种蛋白质,这种蛋白质通过在神经系统的细胞间传递信息,在长期记忆的形成中发挥关键作用。

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古老的逆转录病毒是人类生育能力的来源。

然而,最惊人的例子与哺乳动物胎盘的进化和人类怀孕时基因表达的时间有关。有证据表明,人类之所以能活下来,是因为人类的遗传密码来自于1.3亿年前感染人类祖先的古逆转录病毒。2018年这一发现的作者们在《公共科学图书馆·生物学》(PLOS Biology)杂志上写道:“令人震惊的是,如果不是逆转录病毒大流行折磨着我们进化的祖先,人类的怀孕将会非常不同,甚至可能不存在。”

专家认为,这种特征在所有形式的多细胞生命中都存在。苏特尔说:“很可能还有许多功能尚未所知。”

科学家们刚刚发现了病毒维持生命的方式,因为研究刚刚开始。但最终,我们对所有病毒(不仅仅是病原体)了解得越多,我们就能更好地驾驭某些病毒,并对可能导致下一次大流行的其他病毒形成防御。

更重要的是,了解更多关于病毒多样性的知识,有助于我们更深入地了解地球、生态系统和人体的运作方式。正如苏特尔所说,“为了人类自己的利益,我们需要投入一些精力去弄明白。”

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