火星或存在“休眠病毒” 能够入侵任何细胞

lshen321

国外媒体报道， 在赫伯特·乔治·威尔斯(Herbert George Wells)的小说《星际战争》中，入侵的火星人最终被“低调的战士”——常见的感冒所打败。那么，相反的情况是否会发生呢？外来病毒对着陆火星的人类宇航员造成威胁。这个有趣的问题是由美国佛罗里达州圣彼得斯堡美国地质测绘局沿海地质中心的微生物学家戴尔·格里芬(Dale Griffin)在最新发表在期刊《天体生物学》上的文章中提出的。他还提出了另一个问题，也即我们发现的第一批外星生物的证据是否可能是以病毒的形式出现？

一般来说生物学家并不认为病毒是“活的”。它们比细菌还小，细菌的大小在500至1500纳米左右，而病毒只有20至300纳米左右，而且它们无法自我复制——病毒需要入侵宿主细胞利用它们的基因工具辅助复制过程。现在科学家发现地球几乎被病毒统治了，目前存在的病毒大约有1044多，其中大约十分之一生活在海洋里。

考虑到它们对细胞生命的依赖以实现复制，只要有生命存在的地方就有病毒的存在，这也不足为奇了。格里芬认为我们在其它星球上也将发现相似的情形，“我认为其它星球上细胞生命的进化将与地球上的非常相似。”格里芬说道。“如果事实的确如此，且细胞生命的确存在特定的星球上，那么我可以猜想该星球上存在的病毒数量也是相当可观的。”

但格里芬并不相信天体生物学家完全理解了这一事实，病毒和其它系外细胞生命一样是值得推测的研究课题。其中的部分原因在于地球上病毒的研究——除去造成人类和动物疾病的病毒——仅仅开始于过去十年左右。正如斯特德曼所暗示的，研究病毒并非易事。“直到分子生物学历史记录的近些年，我们才获得能够辅助我们确定地球上病毒数量和多样性的分子工具。”格里芬说道。问题之一在于地球上的病毒已经进化出与特定宿主的共生关系，这便是为什么你不会从狗身上传染感冒，因为引起狗感冒的病毒已经进化得能够与犬类细胞共生，反之亦然。

因此想要细节的研究病毒，研究人员必须在实验室内培育宿主细胞——一般是细菌，而目前我们尚未鉴别出很多病毒的宿主细胞。这极大的减慢了对地球上大范围和多样化病毒的研究进程。美国图森市亚利桑那大学克里斯·殷匹(Chris Impey)教授这样说道。“由于培养大多数细菌物种的困难，我们仍然对大量细菌和病毒的共生关系一无所知。”

关键的问题并非在于病毒存在于生命存在的地方，因为我们注意到生命的存在早于伴随的病毒，格里芬辩论称，而是在于大多数病毒的宿主类型被发现存在于生命开始和结束的阶段。没有人知道病毒最初是如何在地球上产生的，但据称它们非常古老甚至提供了朝细胞性进化必需的推动力。当病毒入侵细胞，它携带了自身的遗传物质并添加到细胞的基因组里，当病毒在细胞内复制时，它使用了细胞内部的某些遗传信息，将它在细胞之间、有机物之间传递，基因得以交换从而推动了进化。

当然，病毒能够产生破坏但它们也能给细胞带来益处。例如，如果细胞被紫外线破坏时，携带抗紫外线基因的病毒将向受损细胞引入这些基因帮助其修复。反之，受损的病毒将它们自我复制的能力储存在细胞里，当细胞被多重病毒感染时就能交换足够多的基因信息以产生不受损的病毒性基因。

这使得病毒非常顽强。“病毒非常强壮，适应性极强，它们能够在休眠的状态下存活相当长的时间。” 殷匹说道。尽管病毒在宿主细胞之外是惰性的，但它们能够在极端的条件下存活。例如，在黄石国家公园高达93摄氏度的温泉里发现了病毒的存在，而零下12摄氏度的海冰里也发现了病毒存在，实验室内的流感病毒甚至可以储存在零下70摄氏度的低温环境中，这些高温和低温对病毒本身并没有造成明显的破坏，在细胞外病毒也无需水的存在——它们只是保持惰性，倘若没有来自辐射的伤害，它们会在进入一个新的细胞后重新唤醒。

设想一下，如果一个星球上所有生命都消失那将会发生什么？火星或许就是这样的例子，虽然火星古代历史中简短的温暖潮湿期是否曾存在生命仍是未知数。假设火星过去曾存在原始生命形式，同时伴随着必不可少的病毒。正如地球上的情形，大多数病毒必须有特定的宿主——格里芬认为这一原则同样适用于外星病毒。然而，如果火星生命消失了，或者至少变得非常罕见，那么病毒就面临一个问题，如果它们保持宿主专一性，那么它们将伴随着宿主一并消失。

然而，如果它们变得适应和普遍化，那么它们能够入侵任何细胞，共享基因信息从而存活下来。因此，如果火星上曾存在生命，那么现在留下来的应该是具有普遍感染能力、生存能力更强的病毒，它们能够感染大部分细胞。这种病毒或成为未来着陆火星的宇航员所面临的生物危害，因此当我们积极寻找火星上的生命迹象时，同时也应该装配机器人漫游车寻找病毒的存在。

对于我们如何开始寻找外来病毒，格里芬有一些想法。其中一个工具便是基于微电子机械系统的集中器（Micro-Electro-Mechanical Systems），这种微米级的技术能够用于色谱分析（在实验室环境里分离混合物）和光谱学技术。这可以结合粒子大小的分离器、显微镜成像系统以及核酸测序仪使用以筛选火星泥土并分析类似病毒的结构和细胞核。

“这一方法使得你能够筛选样本寻找细胞生命，成像任何类似病毒的粒子或者细胞——它们是否类似于地球上的已知变种？如果它们与我们的RNA或DNA相似，我们还可以对它的基因组部分进行测序。”

对系外病毒的研究将引发天体生物学的新革命。“生物研究将持续改进我们对病毒的理解，” 殷匹说道。“同时，认真的考虑它们在系外生物学上所起的作用是非常有用的，格里芬的文章便是一个好的起点。”