在1950年代的经典电视喜剧《蜜月期》中，布鲁克林的公共汽车司机Ralph Kramden对妻子Alice说：“知道吧，我明白你多么容易感染上病毒。”半个世纪前，连普通人都知道病毒是疾病的微型使者。但几乎可以肯定，他们并不确切理解什么是病毒。不论当时还是现在，像他们这样的人还有很多。

在约100年的时间里，科学界对病毒的定义不断变化。病毒最早被认为是毒药，然后是生命形式，再后来是生化物质，如今被视为处于有生命和非生命之间的交叉区域：它们自身不能复制，但可在活细胞中复制，并能深刻影响宿主的生物习性。在现代生物科学时代，病毒长期被归入非生命一类，导致大多数研究者在进化研究中忽略了病毒。但科学家终于开始意识到，病毒是生命史中的重要参与者。

“病毒”概念的演变

为什么一直很难对病毒分类？每一次置于显微镜下，它们的形态似乎都不一样。最早对病毒的兴趣源自其与疾病的关系——“病毒”一词来源于拉丁语的“毒药”。19世纪晚期，研究者认识到某些疾病（如狂犬病和口蹄疫）由类似细菌但小得多的微粒引起。由于病毒具有生物性，能在受害者间传播并产生生物效应，因此被视为最简单的生命形式。

1935年后，病毒被降级为无生命的化学物质，因为温德尔·斯坦利及其同事在洛克菲勒大学首次结晶了烟草花叶病毒。他们发现病毒由复杂的生化物质组成，但缺少新陈代谢功能。斯坦利因此获得1946年诺贝尔化学奖，而非生理医学奖。

进一步研究发现，病毒由蛋白质外壳包围核酸（DNA或RNA）组成，蛋白质外壳也保护感染性蛋白。这种描述使病毒更像化学物质而非生物体。但病毒进入细胞后绝非无活性：它会脱去外壳，暴露基因，引导细胞复制体系复制入侵者核酸，并制造更多病毒蛋白质。新病毒组合后继续感染其他细胞。

正是这些行为使很多人相信病毒处于化学物质和生命体的边界。法国斯特拉斯堡大学的病毒学家Marc H. V. van Regenmortel和疾病预防控制中心的Brian W. J. Mahy提出，病毒依赖宿主细胞，过着“一种借来的生活”。尽管生物学家长期认为病毒只是化学物质的盒子，但他们利用病毒在宿主细胞中的活动确定了核酸如何编码蛋白质——事实上，通过病毒获得的信息为现代分子生物学奠定了基础。

分子生物学家已习惯于将核糖体、线粒体、细胞膜、DNA和蛋白质等细胞组分视为化学机器或其材料。整天面对复杂化学结构，使大多数分子生物学家不愿花时间思考病毒是否有生命。对他们来说，这相当于考虑亚细胞组分自身是否有生命。由于这种短视，他们只认识到病毒如何破坏细胞或引起疾病，而病毒对地球生命史的贡献很大程度上未被回答。

对细胞的困惑

“约一个世纪以来，关于病毒是否是生物体的争论扰乱了生物学家的注意力。这一争执源于十九世纪下半叶的总结——细胞是构成所有生命体的基本单位。病毒比细胞更简单，所以按逻辑不是生命体。这一观点是用教条决定语义，本末倒置，应予以摒弃。”——美国进化生物学家Paul Ewald，2000

对进化的影响

关于病毒是否有生命的争论引出了另一个问题：思考病毒处于有生命还是非生命状态是否只是哲学练习，几乎没有真正意义？这个问题很重要，因为看待方式会影响科学家对进化机制的看法。

病毒自身有古老的进化历史，可追溯到细胞生命的起源。例如，有些病毒修补酶（用于切除并重新合成受损DNA、修补氧化损坏等）是专用于某些病毒的，可能数十亿年来几乎没有变化。

然而，大多数进化生物学家坚持认为，由于病毒没有生命，在试图理解进化过程时不值得严肃考虑。他们还把病毒看作来自宿主的基因，不知何故脱离了宿主并获得了蛋白质外壳。按照这个观点，病毒是由出逃的宿主基因退化而成的寄生生物。这样就把病毒排除在生命网络之外，无法了解它们对物种起源和维持生命的重要作用。（事实上，在2002年出版、篇幅达1205页的《进化百科全书》中，只有4页是说病毒的。）

当然，进化生物学家并不否认病毒在进化过程中扮演了一定角色。但研究者将病毒看作无生命的物体，因而将它们与气候变化归入同一类。这类外部影响会在具有遗传控制的个体间进行选择；面临挑战时，生存和生长能力最强的个体将会继续成功繁殖，从而将自己的基因传给后代。

但是，病毒会直接与具有生命的生物体——即在生命网络中——交换遗传信息。大多数已知的病毒能够持久生存、没有害处且不会致病，可能大多数医生以及进化生物学家都会为此感到吃惊。病毒在细胞中生存，在那里可能长时间处于休眠状态，或利用细胞的复制系统以缓慢而稳定的速度繁殖。这些病毒利用许多巧妙的方法防止被宿主的免疫系统检测到——基本上，免疫过程中的每个步骤都可以被某个病毒中的各种基因调控。

此外，病毒基因组（完整的DNA或RNA补体）可以永久地移植在宿主中，为宿主后代加入病毒基因，最终成为宿主物种基因组中的关键部分。因此，与仅仅在缓慢产生的内部基因变化中进行选择的外部力量相比，病毒的影响绝对要快得多，也直接得多。病毒数量巨大，加上极快的繁殖和突变速度，使它们成为世界上基因革新的最主要源泉：它们经常会“发明”新的基因。来自病毒的独特基因会四处传播，进入其他生物体，并在进化过程中发挥作用。

国际人类基因组测序协作组发表的数据显示，在细菌和人类基因组中出现的大约113至223个基因中，有些在得到充分研究、处于进化过程中两个极端之间的生物体中并不存在，例如酿酒酵母、黑腹果蝇以及美丽线虫等。一些研究者认为，这些出现在细菌之后、脊椎动物之前的生物体在其进化史的某一时刻丢失了上述基因。还有人提出，这些基因是通过入侵的细菌直接转移到人类世系中。

我和俄勒冈卫生与科学大学疫苗与基因疗法研究所的同事Victor DeFilippis提出了第三种可能性：也许是病毒制造出基因，然后将它们移植到两个不同的世系中——比如说，细菌和脊椎动物。明显由细菌给予人类的基因，可能最初源自于病毒。

事实上，我与澳大利亚悉尼市麦加里大学的Philip Bell都主张细胞核本身就源自病毒。细胞核的出现将包括人类在内的真核生物（细胞中含有真正细胞核的生物体）与细菌等原核生物区分开来，仅仅将这种过程解释为原核细胞通过逐渐适应环境然后进化成为真核细胞，这种说法并不能让人满意。一种更可能的情况是，细胞核可能是从在原核生物中永久安家的大型DNA病毒进化而来的。基因组测序数据可以为该观点提供支持，数据显示，一种感染细菌的、名为T4的病毒，其控制DNA聚合酶（复制DNA的酶）的基因与真核生物及感染它们的病毒体内的其他DNA聚合酶密切相关。巴黎南大学的Patrick Forterre也分析了控制DNA复制的酶，并得出结论，在真核生物中控制这些酶的基因可能来源于病毒。

从单细胞生物到人类，病毒感染地球上的所有生命，常常因此决定哪种生物会继续生存下去。但是，病毒本身也在进化。新的病毒，如引起艾滋病的HIV-1病毒可能是研究者们亲眼目睹其产生的唯一生物实体，提供了一个实时的进化实例。

病毒对生命很重要。它们是生物界与生化界之间不断变化的分界线。随着我们不断揭示越来越多生物的基因组，病毒这一古老的动态基因库所作的贡献也会越来越明显。1959年，诺贝尔奖获得者萨尔瓦多·卢里亚思索着病毒对进化的影响。“我们可能没有感觉到，”他写道，“在病毒体内，在它们与细胞基因组结合，然后又再度出现的过程中，也许可以发现在进化期间创造出成功遗传模式的装备和过程。”不管我们是否把病毒看作生命体，如今应该是时候恢复其本原面貌了——即承认它们在生命网络中的地位并研究它们。