华裔学者苗德岁：没有病毒，根本不会有人类

2020年注定是人类历史上不寻常的一年。新年伊始，新冠病毒传入人体并迅速肆虐，在全球范围内，正威胁着人类的安全与福祉。

两年前，苗德岁先生撰写《给孩子的生命简史》时，全然没有想到在我们成功战胜了2002-2003年的SARS瘟疫不久之后，会如此快地又要迎战新一轮恶性病毒的袭击。

苗德岁

首位获“北美古脊椎动物学会罗美尔奖”的华裔学者，博士后，拥有地质学与动物学双博士学位。本科就读于南京大学地质系，后在中国科学院古脊椎动物与古人类研究所获得理学硕士学位。1982年赴美学习，曾在加州大学伯克利分校进修，后获怀俄明大学地质学、动物学博士学位，芝加哥大学博士后。1989年至今供职于堪萨斯大学自然历史博物馆暨生物多样性研究所。1996年至今任中国科学院古脊椎动物与古人类研究所客座研究员。

由于病毒介于生物与非生物的交界处，它虽像生物一样能够自我复制，却不像生物那样可以自我繁殖，必须寄居在生物宿主的活细胞里才能繁殖。不同病毒对宿主产生不同的影响，绝大多数会致使宿主发病甚至于死亡。

限于篇幅，苗德岁先生只在《给孩子的生命简史》一书的开头介绍了发生在利比亚的一桩公案，简要提及了艾滋病毒的演化，以及进化生物学研究如何救了被冤枉的6名医护人员的命。

《给孩子的生命简史》

[美]苗德岁

中信出版社

2018年05月 

然而尽管如此，目前阅读《给孩子的生命简史》，学习生物演化论，将大大有助于我们理解病毒与宿主之间在自然选择压力下的博弈。为此，我们邀请苗德岁先生大家写了这篇短文，结合当前的疫情，谈谈我们为什么要了解生命简史。

疫期中致《给孩子的生命简史》读者朋友们

○

苗德岁

首先，什么是生命？这看似简单的问题，至今却没有公认的答案。光是从生物学角度，就有100多种不同的答案。

此外，从哲学上讲，答案就更多了。诺贝尔物理学奖获得者薛定谔曾经写过一本书，是从物理学角度论述的，书名就叫作《生命是什么？》。

《生命是什么？》

（奥地利）薛定谔

要了解生命是什么？当然，必须要了解生命的演化历史，也就是生命的来龙去脉。法国著名作家罗曼罗兰曾说过：“世界上只有一种英雄主义，那就是了解生命而且热爱生命的人。”还有人说过：了解生命而且热爱生命的人是幸福的。

作为人类，我们是地球上已知的870多万个生物物种中的一员。我们不能不弄清下面这三个根本问题：

1.我们是谁？也就是说，我们跟其他生物之间的复杂关系，或者说，我们在自然界所处的位置。
2.我们从哪里来？也许你问过爸爸妈妈，你是从哪里来的？或许他们告诉你，你是从路边捡回来的。即使你知道，是父母给了你的生命；但是父母呢？父母的父母呢？追根寻源的话，实际上这是一个人类从哪里来的问题。上面这两个问题，关系到我们如何认识自身、了解我们周围的世界。
3我们将往何处去？生命的历史告诉我们，自从地球上出现生命以来，绝大多数生存过的物种都已灭绝了，最终人类自然也不会例外。因此，这是关于我们的命运与未来的大问题。

阅读《给孩子的生命简史》，将帮助你们找到上述问题的答案，进而做一个明白人和“幸福的人”甚至于英雄。科学家们说：21世纪是医学生物学世纪。医学生物学领域的各个专业，都是以生物演化论作为理论基础的。因此，是否理解生命演化的奥秘以及熟悉生命演化的历史，在21世纪这是衡量一个人有没有受过正规教育的标准。

　侏罗纪海洋中部分生物群复原图

图片来自《给孩子的生命简史》

此外，阅读这本书能够激发你们的好奇心，而好奇心是一切科学发现的源泉。所有杰出的科学家都充满了好奇心，比如牛顿、达尔文和爱因斯坦。牛顿因为有好奇心，看到苹果掉下来，他才会问为什么。同样，你们有没有想过：苹果为什么这么好吃？其实，最初它是又酸又涩的。正是通过人工选择的演化，苹果才变得越来越甜的。

所以，我们知道了生命的演化史，理解了生命演化的奥秘，便可以科学地、合理地解释我们生活中遇到的很多问题（包括认识病毒与目前的疫情）；可以帮助我们更好地认识自身、了解世界；可以为我们未来的学习甚至职业生涯打下坚实的基础。我相信，读完这本书之后，你对自己、对生命、对自然、对未来，都会有一个全新的、不一样的认识！

下面我来简要介绍一下病毒与人类之间的协同进化。病毒听起来很吓人，但实际上，病毒与人类之间的协同进化，从人类起源开始，一直是紧密相连的。病毒与人类宿主之间的持久斗争是人类演化的关键推动力，甚至于可以说，没有病毒，就不会有人类！

正如我在《给孩子的生命简史》中第5幕里提到的，在大约6千6百万年前生命史上的第五次生物大灭绝中，恐龙以及许多物种都灭绝了。但是有一类长得跟现在的鼩鼱差不多大小的毛绒绒的“夜行者”们，因为住在地下洞穴里面，却侥幸地生存了下来。这些小动物跟恐龙曾同时生存了大约一亿年左右，它们身上长着毛发，有乳腺，但是体内还没有胎盘。

鼩鼱

我们所熟悉的大多数现代哺乳动物，都属于有胎盘的哺乳动物（包括我们人类自身，见书中189-192页）。有了胎盘，我们才能在出生之前，得以在母体的子宫里面发育成熟。而哺乳动物中胎盘的出现，病毒却是“有功之臣”呢！

我们前面说过，病毒DNA用自己的基因进行自我复制，然后嵌入到生物宿主的基因组之中。早期哺乳动物祖先，利用基因组中多余的病毒片段，借助体内共生的逆转录病毒演化出了胎盘。而其他的共生病毒，又帮助我们从一团细胞最终变成了成熟的胎儿，并保护我们免受各种病原体的侵害，尔后顺利地呱呱落地。

换句话说，若不是借助病毒蛋白质的话，就不会演化出最初的有胎盘哺乳动物，更不会有后来的人类。

另外，近年来科学家们利用大数据分析发现，自人类与黑猩猩“分手”以来（大约500-700万年前，见书中248页），近三分之一的蛋白质适应演化，都是病毒驱动的，而背后真正的推手是自然选择。在人类演化过程中，当瘟疫出现时，被病毒袭击的宿主，要么自身产生抗体得以适应而生存下来，要么死亡乃至于灭绝。

但这宿主的灭亡，对病毒来说其实是一把“双刃剑”；如果宿主灭亡了，除非病毒立即找到新的宿主，否则便与原来的宿主“同归于尽”了。显然，这无异于是自杀行为。

因此，一方面病毒不得不减弱毒性；另一方面，宿主的免疫系统也会“全面反击”病毒的侵害。我们体内蛋白质有许多功能，有些功能只要对其性状与组成进行细微的调整，就可以击败病毒。

沃森和克里克及其设计的 DNA 双螺旋结构模型

图片来自《给孩子的生命简史》

有意思的是，最近的研究表明，不仅免疫系统的细胞蛋白质有免疫功能，而且几乎所有细胞的蛋白质在接触病毒时，都能参加“抗疫战斗”！这种免疫系统外的“战斗者”不少于免疫系统内的“战斗者”——可以说是“众志成城”（科学家们至少找到了1300多种蛋白质具有“免疫功能适应性”）。

由于病毒试图“劫持”宿主细胞的所有功能来自我复制并蔓延，因此它们自然会驱动宿主使用身上的所有细胞“武器库”来予以反击。这类在病毒面前所面临的“生与死”的选择压力，实际上比猎食者的捕猎以及其他环境变化的自然选择压力更大。

所以，病毒与人类的协同进化，堪比苏美冷战时期的军备竞赛一样：花样翻新，“魔高一尺道高一丈”；所以，病毒学家与人类学家们一致认为，病毒是人类演化最有力的驱动力。

更有意思的是，由于蝙蝠远比人类的演化历史长，故跟病毒协同进化的历史也更加漫长，因而它们身上已演化出了“百毒不侵”的细胞和生理功能。蝙蝠对很多病原体有免疫力，但它们体内的病原体数量却很少；因此，它们的免疫系统把病原体有效地控制在最低水平。

蝙蝠

尽管我们目前对蝙蝠的免疫系统还知之不多，但有些科学家把它们强大的免疫功能归功于它们所具有的大幅度能量代谢的功能。比如，蝙蝠的体温波动幅度很大，在静止时，基础代谢水平降到很低，客观上限制了病原体的复制。在飞行时，体温则高达四十多度，极大地激发了其免疫系统功能。这在哺乳动物中几乎是非常罕见的。

大家想一想，我们若是发烧到四十度，会是什么样的后果？所以，那些吃蝙蝠的人应该深刻反省一下，既然你没有那个金刚钻，就千万别揽那个瓷器活！

近些年来的人类基因组研究揭示，我们的基因组里有成千上万病毒基因的痕迹，而这些病毒基因的频繁变异以及新病毒基因的侵入，无时无刻不在发生着。

我们周围的病毒，简直是无处不在，毫不夸张地说，我们是生活在病毒的汪洋大海之中。美国著名科普作家齐默曾写过《病毒星球》一书，他指出，地球上生命的基因多样性，很大一部分即蕴藏在病毒之中；我们呼吸的氧气，其中很大一部分是在病毒帮助下产生的。

《病毒星球》

[美]卡尔·齐默 著，刘旸 译

广西师范大学出版社

2019年04月 

连地球的温度都与病毒活动息息相关。我们基因组一部分就来自感染了人类远古祖先的上千种病毒。其实，地球上的生命，很可能就是在40亿年前从病毒起源的。我们跟病毒之间的关系，真是“剪不断理还乱”。病毒是我们既不想要但又离不开的“老朋友”。

齐默在《病毒星球》一书的末尾还写道，

“

人类作为哺乳动物的一员，已经跟病毒组成了难以分割的混合体。清除了体内的病毒基因，我们可能无法活着从子宫里生出来……

”

病毒一词原本就包含了两重性：一方面是给予生命的物质，另一方面代表了致命的毒害。病毒的确是致命的，但同时又赋予了这个世界不可或缺的创造力。因此，创造与毁灭又一次完美地结合在了一起。

要理解病毒以及它们与人类之间协同进化的关系，就必须学习生物演化论（见书中24-94页）以及生命演化的历史（见书中98-224页）。就像已故著名美国遗传学家杜布赞斯基所说的那样：“没有达尔文的生物演化论，生物学里的所有现象都无法解释”。

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