病毒是生命吗?也许不该这么问

subtitle 果壳07-09 15:00 跟贴 1319 条
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生命界线

病毒是生命中无法逃避的一部分,尤其是在一场全球病毒大流行中,更是如此。然而,如果你问科学家,“病毒是否是生命?”你会得到非常复杂的回答。究其原因,是因为我们并不完全了解病毒,且我们仍在试图理解生命。

生物的一些特性是病毒所不具备的,例如细胞结构、新陈代谢(发生在细胞内的化学反应)和内稳态(保持一个稳定的内部环境),这让病毒有别于我们目前所定义的生命。然而另一方面,病毒又有着一些与生命相同的特性,例如它们会进化,可以通过感染宿主细胞,用相同的细胞机制进行增殖。

许多病毒可以切断被感染细胞的DNA,将它们与自己的遗传物质缠绕在一起。这样一来,当细胞分裂时,它们就会与宿主的DNA一起复制,这一过程被称为溶源现象。与之相比,病毒还有一种更具破坏性的裂解性策略,它会导致病毒在细胞内大量繁殖,致使细胞破裂,从而扩散开来感染其他细胞。

病毒和被其感染的生物体之间存在着无法否认的遗传联系和生理联系。而在较晚时期才被发现的巨型病毒,进一步模糊了病毒与生物体之间的界线。这些病毒可以像细菌一样拥有许多基因,其中一些基因可以编码在过去被认为只有细胞生物才有的功能。

这是巨型病毒的一个例子,这种名为Tupanviruses的巨型病毒于2018年被发现,其大小一般超过一微米长,且还具有一套相当完整的翻译相关的基因,其中包括能确定遗传密码特异性的所有20种酶的基因。| 图片来源:MICROSCOPY CENTER OF THE FEDERAL UNIVERSITY OF MINAS GERAIS

这些新的信息会带来更多困惑,还是能帮助我们厘清事实?我们能否终有机会解答病毒是否是生命这个问题?如果我们正确地对待这个难题,可能就会发现这是一个错误的问题。它涉及到我们是该把“生命”想象成一个用来分类的盒子,将所有发现的东西都归于这个盒子内外;还是该将生命视作一种更神秘的东西。

宇宙遐想

现在,让我们抛开一些细节,开始一个思想实验。

我们知道,亿万恒星散布在宇宙各处,它们聚集成星系,其中许多拥有围绕它们旋转的行星;其中的一些行星拥有绕其运行的卫星。现在,想象这样一个场景,一些卫星和行星上散步着不同的生命形式,虽然这在任何一个星系中都不算常见,但在浩瀚的宇宙中却不计其数。

这时,一个“星系际科学家团队”已经花了几个世纪的时间,锲而不舍地研究不同形式的生命及其独特的特性,以及更重要的是研究不同生命形式的共同之处。它们可能都是以某种类型的分子为基础的,或者它们可能共享某一个标准过程,如达尔文进化。

为何“生命是否有共同特征”是个如此重要的问题?因为它的存在与否可以表明生命究竟是偶然发生的,还是是宇宙中涌现出的一种属性。这些外星科学家或许会得出这样的结论:与其说生命是偶然事件,不如说是普遍规律。

假如我们在另一颗星球上遇到生命,能认出它们吗?| 图片来源:flflflflfl/Pixabay

然而,这种说法却并不一定是对的。哲学教授Carol Cleland出版过几本关于自然和生命起源的书籍,她就认为,生命可能不是“自然类”,这意味着生命的意义是由人定义的,而不是独立于人类判定之外的。这就像是不将蝙蝠与哺乳动物归为一类,而将它们与鸟类归为一类,只因它们都有飞行能力。这样的分类让飞行凌驾于进化史之上,但地球上的生命形式之间最自然的关系应该是由进化来反映的。

Cleland怀疑,生命只是一个人造概念。关于这一点,她有可能是对的。而如果真的是这样的话,那是否意味着假如一个遥远星球上有着与地球生命截然不同的生命形式存在,那么即使我们遇到了它们,也不能将其分辨出来?这种情况想又该怎么办?它们还能被称为“生命”吗?

回到地球

从现实来看,我们还没有在别的星球上发现生命。虽然我们已经进行了火星任务,并且在近年还探测过土星的土卫二,以及木星的木卫二。这些卫星被认为有着与海洋底部类似的活跃的热泉喷口,能够喷出被地热加热过的水。有一种假说认为,地球上的生命就是起源于海底的这些充满活力、化学物质丰富的热泉喷口附近的。

地球海底的一处热泉喷口,白色的烟雾是喷射出的富含钡、钙、硅和二氧化碳的液体。| 图片来源:Wikipedia

现代科学普遍接受这样一种说法,即地球上的所有生命都起源于一个共同祖先,这个祖先在地球上还没有氧气,甚至还没有大陆的时候就已经存在。关于这个祖先,我们不知道任何细节,但它被假设为是一个原始细胞,包含可用于复制的遗传物质和表达蛋白质的基本机制。

在这种假设下,另一个问题便是在这一共同祖先之前,病毒就存在吗?还是说病毒起源于某些早期进化出的生命形式?不确定性总是伴随着我们对这类早期事件的探索,科学家可以推测出许多有意思、有启发性的场景,但这些推测有可能都是错误的。

未来的生物学会揭示什么新的讯息呢?生命树是许多研究人员用于描述地球生命进化史的模型。或许有一天,我们会出乎意料地从这棵树的分支之中发现病毒。对此,我们必须做的是要保持开放的心态,并牢记模型本身是会随着我们对现实的理解的增加而变化的。

所以,病毒是生命吗?也许这不是我们该问的问题。我们不了解生命,只知道病毒是与细胞生命密切相关的进化实体。

而每当我们对自己的观点和定义过于自信时,就可以想想假想中的存在于遥远星系中的星球上的生命形式,因为那样的存在或许能会改变我们所认定的一切。

或许有一天,我们真的能有幸遇到它们。

撰文:Hugh Harris(科克大学微生物与生物信息学研究员)

原文标题为“Are viruses alive? Perhaps we’re asking the wrong question”,于2020年6月8日首发于The Conversation,原文链接:https://theconversation.com/are-viruses-alive-perhaps-were-asking-the-wrong-question-139639,中文内容略有编辑,仅供参考,一切内容以原文为准。

封面图来源:TheDigitalArtist / Pixabay

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