病毒的终极目标是啥?

病毒比细菌还小100倍,这意味着它们的结构更加简单。

事实上病毒简单到只有一些蛋白质包裹一段遗传信息,而且基因组非常有限,最小的病毒甚至只有几个基因,最大的病毒一般也不超过200个基因。

有限的基因数量让所有病毒都无法自行生存和繁殖——一般情况下拥有这两个能力(生存和繁殖)才能称为生物,所以病毒到底算不算生物存在许多争议。

病毒的生存完全依赖细胞,无论是原核细胞,还是真核细胞都可以成为病毒的宿主,它们只能在宿主细胞内完成增殖。

图:电子显微镜下的病毒

换句话说,病毒杀死宿主的代价会很高,因为那样它们自己就无法完成增殖了,而且失去宿主后它们还无法独立生存,所以很多人认为病毒的终极目标应该是和宿主共存,而不是杀死宿主。

其实,病毒和宿主的关系比想象得要复杂许多,两者根本不能用共存和杀死彼此来概括。

简单地说,一种致命的病毒不一定会随着时间的推移而毒性变得越来越弱,以谋求和宿主共存的目的。

病毒表面凸起可黏住宿主细胞,图源:GrahamCo

实际上,在传播过程中,病毒的变化会有很多种可能,它可以变得更加致命,也可以变得不太致命……

那么,病毒到底想怎么样呢?它们的传播是否有规律呢?

病毒确实会变得更加致命

这几年“人界”的疫情已经让我们体会到病毒的可怕,同时也几乎吸引了我们所有的关注度,所以很多人可能还不知道,今年“禽界”也有一场史无前例大疫情。

图源:Heidi Levi

从去年10月份开始,禽流感在全世界数十个国家爆发,大大小小家禽疫情事件被报道了至少有3000多起。

截止6月份就有超过7700万只家禽因感染禽流感被扑杀,另外至少还有40万只野生鸟类死于这波禽流感。

由于鸟类有迁徙行为,它们喜欢这里飞飞那里飞飞,所以“禽界”的疫情和我们一样相当难以控制。

然而,这场“禽界”疫情的罪魁祸首是禽流感病毒H5N1毒株,这个病毒代号估计很多人都不会陌生,它最早是在1996年发现的,已经在世界范围的“禽界”传播20多年了,几乎每隔一段时间就会有关于它的报道。

甲流病毒H5N1亚型,图源:Cynthia

但是,今年这次的变异毒株被认为是史上最强的一次——这次禽流感被多家主流媒体评为史上最严重的禽类流感大流行。

很明显,这种至少流行了26年的病毒丝毫没有想过要和它们的宿主共存,相反它大有置宿主以死地的意思。

其实,在自然界病毒对宿主越来越不友好的案例很多,那些能够和宿主和谐共存的才是罕见的。

然而,就像我们前面所说的,病毒是无法自己完成增殖的,甚至无法在宿主细胞外生存,病毒的致命性和它们存在的可能性都有矛盾,为什么病毒还会变得更致命来杀死宿主呢?

病毒的目的也是复制自己

虽然病毒简单到只有几个基因,但是不难发现,病毒和其它所有生命一样存在的目的就是复制自己的基因——这是地球“基因载体”们(所有生命和病毒)最本质的需求。

在复制基因方面,任何基因载体都是一样的,更多、更快地复制自己可以让自己更具竞争力,也就更不容易消失,因为这样会突变出更多可以应对不同环境的后代。

如果病毒的目的只是为了更多、更快地复制自己的基因的话,那么其实它们是否选择杀死宿主和它们是否选择同宿主共存并不会有太多矛盾。

就拿禽流感病毒H5N1毒株来说,在这个特定的时刻,它更快地杀死宿主并不会影响它们的复制效率。

举一个例子:如果现在禽流感病毒非常致命,但是它是在一个充满宿主的区域传播,那么它选择更快杀死宿主完全不影响它复制自己,因为它很快就能找到新的宿主。

另外,大部分病毒也不是只有一种宿主,他们可以感染许多类似的生物,在这种情况下,它们也可以完全不用管一部分宿主的生命。

我们人类现在许多的病毒性疾病都是如此,最典型的就是狂犬病病毒,对于人类而言狂犬病病毒百分百致命。

但是数千年来,狂犬病病毒从来没有考虑过人类宿主的生命,他们也没有理由考虑和人类宿主共存,因为在野外它们还有许多动物宿主。

总之,病毒在传播过程中会不停地变异,所有这些变异毒株中,只有最适合当下的那种才能快速占据主导地位,而这种占据主导地位的毒株不一定是和宿主共存的那种,它只会是当时(特定条件下)能够最快、最多复制自己的那种。

最后

病毒的传播其实也比想象的也要有趣许多,虽然所有病毒都不可能有大脑,但是它们会衡量如何传播才对自己最有利。

在传播过程中,它们永远都不会把鸡蛋放在一个篮子里,它们会不停地跳跃到其它物种身上,以尝试新的宿主;

还有一种最有趣的情况,病毒在感染和传播过程中,它们可能会直接把自己的遗传信息和宿主的遗传信息融合,而宿主在得到病毒的基因后会拥有新的能力。

不知道你有没有怀疑过,生物真的只是靠基因突变就能演化出不同的物种吗?

至少达尔文是这么认为的。但答案明显是不可能。

因为基因突变的效率太低了,从一个物种到另外一个物种仅通过基因突变的话,几乎不可能,它只会先灭绝(因为环境变化的速度可能比这个更快)。

其实,不同物种间基因组的融合在生物演化过程中扮演着更重要的角色,人类的基因组至少有8%来自古老的病毒,另外还有40%可能来自病毒,可以说病毒就生活在我们体内。

病毒的基因和宿主基因融合可能是病毒和宿主最完美的共存,但现在没人知道这是不是所有病毒的最终归宿。

 

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