新冠以外的病毒发现正在改写生物学 《自然》长文( 三 )
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他们把核糖病毒域重新划分 ， 提出增加另外三域（见“病毒域”） 。 Koonin说 ， 虽然细节上有些争议 ， 但这一分类法在2020年正式生效 ， ICTV成员多无异议 。 2021年又批准了两个域 ， 但他说原来的四域应该还是最大的 。 Koonin推测 ， 最终病毒域的数目可能会达到25个之多 。
【|新冠以外的病毒发现正在改写生物学 |《自然》长文】图源： ICTV 冠状病毒科研究组. Nature Microbiol. 5 536–544 (2020)
这个数字符合多位科学家的推测 ， 即病毒没有单个的共同祖先 。 Koonin说：“病毒没有共同的单一根源 。 ”就是说 ， 病毒在地球上或许起源过多次——这种起源也很可能再次出现 。 Mart Krupovic说：“新病毒从头起源的事件仍在进行中 。 ”他是巴黎巴斯德研究院的病毒学家 ， 曾参与ICTV新分类决策 ， 也是Koonin分类研究团队的一员 。
病毒学家在域的起源上莫衷一是 。 一种说法是 ， 他们在地球早期细胞成形前 ， 各自衍生于独立的遗传片段 。 还有一种是 ， 他们是从完整细胞中脱离或“转移”出来的 ， 丢弃了多数细胞器 ， 实现最小限度的存在方式 。 Koonin和Krupovic两人支持两种假设的结合：原始遗传片段窃取了些细胞生物的基因 ， 从而组装了自己的病毒颗粒 。 因为病毒可能有多种起源 ， 所以它们起源的方式也可能很多样 ， Kuhn说 。 他也曾是ICTV委员会成员 ， 并参与了新分类法的提出 。
所以 ， 虽然病毒和细胞演化树截然不同 ， 但是二者的树枝相互交错、基因相互传递 。 病毒是否为“生命体” ， 取决于个人对于生物的定义 。 很多人认为病毒不是生命体 ， 但也有人认为是 。 信息生物学家绪方博之（Hiroyuki Ogata）说：“我倾向于认为它们是生命体 。 ”他就职于日本京都大学 ， 致力于病毒研究 。 “病毒在不断演化 ， 他们的遗传物质包含了DNA和RNA ， 他们还对所有生物的演化都有重大意义 。 ”
大多数人认为 ， 现在的分类系统还只是初次尝试 。 有些病毒学家觉得这个分法略显杂乱 。 而且还有很多个科没有归入六大域中 。 “好的方面是我们正在尝试梳理着这一团乱” ， Martinez-Garcia说 。
病毒改变世界
地球上病毒的总重量相当于7500万头蓝鲸 ， 科学家很确定 ， 病毒改变了食物网、生态系统乃至地球的大气层 。 加速发现新病毒的过程“成了道分水岭 ， 揭示了病毒直接影响生态系统的新途径 。 ” Matthew Sullivan说 ， 他是俄亥俄州立大学的环境病毒学家 。 但是 ， 科学家仍然难以量化病毒产生的影响 。
绪方说：“我们现在还无法简而言之 。 ”在海洋中 ， 病毒拆开其微生物宿主 ， 释放出碳 ， 其他生物或病毒回收这些宿主体内物质并产生二氧化碳 。 然而最近科学家也发现 ， 爆开的细胞常聚在一起 ， 然后沉入海底 ， 从而将碳封存 ， 远离大气 。
图为瑞典斯托达林沼泽的融化冻土 。 从中采集的病毒基因组所含的基因可能参与分解和释放碳 。 图源：Bob Gibbons/Alamy
Sullivan说 ， 融化的冻土是陆地主要碳源之一 ， 而且对于此环境下微生物的碳排放 ， 病毒似乎作用重大 。 2018年 ， 他与同事描述了1907个源于瑞典融化永冻层的病毒基因组和片段 ， 其中一些基因编码的蛋白 ， 或能影响碳复合物如何分解以及潜在转变为温室气体的过程[10
。
病毒还能通过影响基因组来改变其他生物 。 比如说 ， 病毒把耐药基因从一个细菌转到另一个后 ， 后一种就成了耐药株 。 时间一长 ， 这种转化就变成了种群中重要的演化改变 ， Camarillo-Guerrero说 。 这种影响不限于细菌——约8%的人类DNA源于病毒 。 举个例子 ， 我们的哺乳类祖先就从病毒那里获得了一个胎盘发育必须的基因 。
要想回答关于病毒的诸多问题 ， 除了其基因组外 ， 还需要更多的信息 。 他们需要找到病毒的宿主 。 病毒本身可能就带了些线索：比如 ， 病毒可能在其基因组中携带着一小点宿主遗传物质 。
Martinez-Garcia和同事用单细胞基因组 ， 确定了内含新发现的37-F6病毒的微生物 。 它的宿主也是一种海洋中最丰富、最多样的生命体 ， 是一种远洋杆菌属（Pelagibacter）的细菌[11
。 在一些水体中 ， 这些细菌可占到存在细胞的一半 。 Martinez-Garcia说 ， 即使只有这一种病毒突然消失 ， 海洋生物系统也将彻底失衡 。
Alexandra Worden说 ， 要想了解病毒产生的所有影响 ， 科学家需要清楚病毒是如何影响宿主的 。 她是位演化生态学家 ， 在德国基尔亥姆霍兹海洋研究中心工作 。 她在研究一种巨型病毒 ， 其携带的基因编码了视紫质（rhodopsin） ， 一种捕光蛋白 。 理论上讲 ， 这些基因能为宿主所用——用于能量转换、信号传递等——但仅凭序列并不能确认这一点 。 Worden为了探究视紫质基因的后续过程 ， 计划一起培养宿主和病毒 ， 研究二者在“病毒细胞（virocell）”态下 ， 如何协同发挥作用 。 她说：“只有细胞生物学能确认其真正作用 ， 以及这将如何影响碳循环 。 ”
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