理應不存在的病毒:巨型病毒與掠食者的祕密
微觀世界並非只有單純的掠食與被掠食
在我們看不見的微觀天地裡,各式微生物為了資源與地盤競爭,有細菌、古菌、真菌、原生生物,還有專門「吃其他一切」的病毒。病毒通常非常簡單:一個外殼、一些蛋白質和幾段遺傳物質(DNA或RNA)。牠們沒有代謝、沒有運動工具,也不像我們那樣能自我繁衍——必須寄生在活細胞內才能複製自己。科學界因此還在爭論:病毒到底算不算活的?
病毒的起源與分岔可能性
關於病毒怎麼來的,有幾個主流想法:一是病毒可能是從細胞演化出來、失去某些功能後變得越來越簡單;二是它們可能是原始生命演化過程中的重要階段;或者病毒有多次不同來源的起源。真正的答案還沒定論,但無論如何,病毒是地球上最成功的生物形式之一——數量巨大,影響深遠。如果把所有病毒排成一列,可能延伸到上億光年,幾百倍於銀河系的寬度。
巨型病毒的出現,打破了我們的常識
過去我們認為病毒就是很小、基因很少的東西:像冠狀病毒大約15個基因,流感或HIV約10個基因左右。但近年來科學家發現了所謂的“巨型病毒”(girus),牠們體積甚至曾被誤認為細菌,形形色色、外觀古怪,真像「我們過去從未想像過的巨型鴨子」。更驚人的是這些巨型病毒有數百到上千個基因,有些基因負責的功能看起來像是細胞才會有的事:像是能調節能量、生產蛋白、甚至有可能支撐某些基礎代謝步驟。這讓我們對「活」與「非活」的界線開始模糊。
入侵工廠的比喻:如何把宿主改造成病毒工廠
巨型病毒感染宿主(例如變形蟲)時,會把自己的遺傳物質和結構蛋白注入細胞,並把細胞的內部改造成一個「病毒工廠」,學術上稱為viroplasma。想像一隻老鼠跑進你體內,開始把你的器官、脂肪與骨骼改造成生產牠後代的「老鼠工廠」——巨型病毒就是用宿主的機器做所有工作,直到細胞被耗盡、破裂,新的病毒被釋放出去。
病毒不是孤單的:還有會吃病毒的病毒
更不可思議的是:有些病毒會被其他小型病毒攻擊,這些小型病毒稱為virophage(病毒掠食者)。以Sputnik為例:它侵入一個已被稱為Mamavirus的巨型病毒所建立的viroplasma,利用那個工廠複製自己,結果讓原本的巨型病毒產量大減,甚至產生畸形、無法感染的子代。換句話說,病毒之間也有寄生與寄生的寄生。
基因交流與生態網絡的影響
研究發現,巨型病毒的基因有時會和宿主基因互相交換,甚至把自己的基因整合進宿主基因組,長期下來可能改變宿主的生理與演化路徑。再者,一些原生生物會把virophage的基因整合到自己的基因組內,當真正被巨型病毒攻擊時,這些「儲存的」virophage基因反而能啟動產生virophage來對抗巨型病毒,把攻勢轉為防守。
攻防進化:連病毒也有免疫系統
有趣的是,除了細菌有CRISPR等對抗病毒的系統外,某些巨型病毒也演化出類似的防衛機制來防止virophage入侵;而virophage又可利用各種策略入侵巨型病毒,形成一場複雜的軍備競賽。這種多層級的鬥爭顯示:微觀世界不像教科書上畫的那樣簡單,一切都在互相影響與牽動。
結語:我們才剛剛開始了解這個世界
巨型病毒與virophage的發現距今不過二十年左右,科學家才剛揭開一角。這提醒我們:生命的故事不是單線的演化結果,而像一場在微小舞台上不斷演變的乒乓賽,基因在各方之間流動、借用、重組。當你以為這個世界沒什麼新奇可發現時,記得一種「理應不存在」的病毒,正靜靜躲在顯微鏡下,等待我們更仔細地看見。
