人、动物、植物、细菌和病毒等微生物构成了地球生物的多样性，地球的未来将由哪些生物主宰呢？一位1958年的诺贝尔奖得主乔舒亚 · 莱德伯格(Joshua Lederberg)预言：“同人类争夺地球的统治权的唯一竞争者就是病毒。”由于病毒的结构简单、踪迹难寻，所以是生命世界中迄今发现得最少，也是人类最难驾驭的一类。当人类战胜了大多数细菌和真菌病害之后，对人类危害最严重，且最难控制的就是各种病毒。

病毒是什么

病毒(virus)，是一类个体微小，结构简单，仅含一种核酸(DNA或者RNA)的非细胞型微生物，它们能通过细菌过滤器，只能在活细胞内营专性寄生，靠其宿主代谢系统的协助来复制核酸、合成蛋白质等组分，然后再自行装配而得以增殖；在离体条件下，它们能以无生命的化学大分子状态长期存在并保持其侵染活性。病毒对一般抗生素不敏感，对干扰素敏感。

根据宿主的不同，病毒可分为：动物病毒、植物病毒、细菌病毒(噬菌体)和拟病毒(寄生在病毒中的病毒)等多种类型。

病毒的起源

病毒从何而来，它是怎样演变成如今繁多的类型呢？这里，我们将病毒或其遗传物质，从它的前身大分子中独立出来进行自主复制和进化的时候作为病毒的起源。当前，对病毒的起源有三类学说。

退化性起源

退化性起源学说认为，病毒是细胞内寄生物的退化形式。这种细胞内寄生的产生原因可能是由于微生物对某种不能穿过细胞膜的代谢发生了严重依赖。在细胞内，这类寄生物可以在不影响其生存的情况下逐渐丢失部分生物学功能。它们所必需保留的功能是具有可进行自主复制的DNA复制原点(顺式元件)、可以对复制进行调控的反式调控蛋白，以及能与宿主生物合成及复制系统相互作用的顺式和反式功能。最终的选择结构，就可产生一种专性细胞内寄生的DNA分子或质粒。

退化性起源学说把病毒的起源解释为两个阶段：首先，寄生物在细胞内产生独立复制的DNA质粒，然后，编码寄生物亚细胞结构单位的基因发生突变，形成病毒的衣壳蛋白。

起源于宿主细胞中的RNA和(或)DNA成分

这种学说认为，病毒是正常的细胞组分在进化过程中获得了自主复制的能力独立进化而来的。该学说能解释所有病毒的起源：DNA病毒起源于质粒或转移因子；反转录病毒起源于反转座子；RNA病毒起源于自主复制的mRNA。

起源于自主复制的RNA分子

由于发现RNA分子具有催化化学反应的能力，使得RNA为生命和病毒的起源的学说变得更具有吸引力。RNA分子虽然简单，但是它具有核糖核酸酶的活性；能自我拼接去掉内部的核酸序列(核酸)；而且有实验表明，以RNA作引物可以合成依赖于模板的多聚胞嘧啶核酸。也就是说，RNA分子具有可以进行复制和进化相关的三个基本反应。

病毒的变异

病毒利用寄主细胞的物质和能量进行生物大分子的合成；而且复制周期短，繁殖效率高，能够进行反转录。

除类病毒外，病毒可以说是生命体中最简单的成员。它的遗传密码或基因组主要集中在核酸链上，只要这种核酸链发生任何变化都会影响它们后代的特性表现，许多化学和物理因素均可以用来诱发突变，如亚硝酸、羟胺、高温等。

病毒的基因组在其增殖过程中，由于在一次感染中，一个病毒粒子要增殖几百万次，它们时时刻刻都存在发生突变的机会。

病毒与其他生物一样，通过遗传来繁衍后代，保持物种的稳定性。由于病毒基因组小，复制周期短，因而病毒在复制过程中的变异率较高。病毒的突变有两种主要类型，即位点突变和缺失突变。

位点突变位点突变即病毒基因组的核苷酸碱基发生了改变，这就使由基因组控制的病毒多肽的特性受到影响。碱基改变导致某个氨基酸的变化，有时该氨基酸的改变不影响蛋白质的构型和稳定性，此时基因组的表型仍维持原状。

如果改变的氨基酸位于蛋白结构的重要位置，那么多肽的正常功能就会丧失，此称错义突变。这种突变的结果有时导致病毒不能生存，有时在较低温度下多肽的结构能维持稳定，并能发挥其功能；但在较高温度时，结构发生变化，并易被细胞蛋白酶所降解。

缺失突变

缺失突变是指病毒基因组的一部分被丢失，从而使病毒的特性发生改变。在这类突变中最令人注目的是缺陷性干扰病毒颗粒。在某些条件下，如细胞培养中接种大剂量病毒并连续传代，易感细胞被感染后只产生少量有感染性的病毒粒子，而大量病毒的基因组是不完全的。这种情况非常普遍，几乎所有RNA病毒和大多数DNA病毒均有发现，它们对同源的完全病毒有干扰作用。这种现象对动物体来说，缺陷性干扰病毒颗粒可以减轻发病，减少死亡，更有可能引起慢性带毒感染。

病毒的重组

在自然条件下，两种或多种病毒同时感染同一生物，新合成的病毒核酸分子间会发生交换或重组。分子内重组，这种现象主要见于双链DNA病毒，在RNA病毒中只见于脊髓灰质炎病毒和口蹄疫病毒。分子间重组，如乳多空病毒和腺病毒。

病毒核酸间的交换主要发现于节段病毒，如果两种相近的病毒同时感染一个细胞时，它们的基因组中有一个或几个节段发生交换，而且发生的频率高达3～10%。呼肠孤病毒的不同变种混合感染时，可以产生5种不同重配的子代。禽类不同于肉瘤和白血病，其病毒之间也发生重配，频率超过8%。

病毒变异率高，体现了病毒的适应性强，生存力强，例如RNA重组使转基因植物的抗性丧失。这也是病毒得以生存和繁衍的原因。

病毒的入侵

病毒的入侵是无声的，当一定数量的完整病毒粒子侵入合适寄主后，它们就能利用寄主细胞内的各种蛋白质、核酸合成系统和原料首先合成自己的复制酶及早期所需的酶类和蛋白质，并产生大量完整或不完整的有侵染或无侵染性的病毒粒子，并且从宿主细胞中释放出来，由被侵染的细胞转移到相邻的健康细胞中。

DNA病毒容易在宿主体内形成持续性或慢性感染，它们可以在宿主体内存在多年，在这段时间，宿主几乎不表现出病态。只是在一定的刺激后，潜伏的病毒才会爆发。有的病毒在宿主内长期存在，甚至伴随宿主一生，但是宿主仍然没有发病。因此，这类病毒的变异速率可能表现得比裂解型病毒慢一些。一般来讲，DNA病毒不会像RNA病毒那样引起人类世界范围的流行性疾病。

有的病毒经过旧病毒突变，突变后首次的感染力特别强，而且传播的范围广，来无影去无踪。狂犬病是这类疾病的代表，猴痘、流行性出血热、口蹄疫、埃博拉、登革热、森林脑炎、乙脑等病毒性脑炎都属于这类病毒。病毒性人畜共患疾病的种类繁多，所以较难诊治，预防起来也较困难。

病毒的传播

病毒的宿主范围很广，几乎可以感染所有的细胞生物，凡是有细胞的生物存在，都有与其相对应的病毒存在，这就是病毒种类多样性的原因。

病毒能够通过两种主要机制增强其在人类中的传播能力。

第一是"重组"活动，即感染过程中宿主与动物病毒间进行基因物质交换。通过这种方式可能会产生一种具有高度传播能力的病毒。

第二种机制是渐进式的改变，在人类的后续感染中病毒与人类细胞的结合能力增强。

最为严重的风险是低致病性病毒转为高致病性病毒的可能性。这样，就为其在世界范围内流行创造了可能。

为了在自然界中持续不断的发展下去，病毒需要大量的感染宿主并且具有有效的传播方式，它可进行水平传播，如：侵染动物的呼吸道、口腔、肠道、皮肤等，还可以通过昆虫传媒性等传播；动物病毒可直接侵入动物暴露的粘膜组织，例如呼吸道粘膜、消化道粘膜、眼睛粘膜等。因此打喷嚏或咳嗽排出的飞沫中的病毒通过空气、粪便中的病毒通过污染水等方式，都能直接从各种粘膜侵入机体。此外，还有不少病毒如登革热、脑炎、黄热病等是由节肢动物特别是蚊和蜱类传播的。动物病毒还可通过血液、交配等方式传播，如在世界范围流行的艾滋病。病毒也可以垂直传播，在分娩时通过胎盘或者哺乳由母亲传给孩子。

禽流感有在全球蔓延的迹象。禽流感病毒一旦发生变异, 有可能对人类构成灾难性威胁

解读病毒

人类对病毒的本质认识经历了一个非常曲折的过程。300多年前(1619年)就知道的郁金香碎色病，但当时人们却没有发现病毒。

19世纪末，科学家伊万诺夫斯基在研究烟草花叶病的病因时，推想这种病是由细菌引起的。他将患花叶病毒的烟草榨出汁液，用过滤器将细菌滤去，再用过滤后的汁液去感染正常的烟叶，结果发现正常的烟叶还能患病。这表明烟草花叶病是由比细菌还小的病原体引起的，他把这种病原体叫做“滤过性病毒”。

在20世纪初，科学家首次用电子显微镜观察到烟草花叶病毒是一种形似杆状的颗粒。

世界上许多科学家主要运用过滤性方法，先后发现和证实了40余种动植物病害是由病毒引起的，并都归为“过滤性病毒”。后来发现有些病毒也无法通过细菌过滤器，就改用“病毒”来代表这类微小的致病因子。

20世纪30年代初，病毒学研究主要集中在分离和鉴定引起各种病毒性疾病的病毒；病毒对生物体所引起的特异性病理效应；病毒的传播方式和感染宿主范围以及各种理化因子对病毒感染的影响等方面。

1935年，美国生物化学家斯坦利(Stanley)从患有花叶病的烟草的提纯汁液中分离出一种蛋白晶体，将这种晶体再溶解后，保持了它的致病性，从而认为病毒是一种蛋白质。但斯坦利的结论没有被所有的病毒学家所接受，特别是英国的鲍登(Bawden)和皮里(Pirie)提出疑问，因为他们发现烟草花叶病毒的提纯液及晶体中还含有相当量的硫和磷(这两种元素蛋白质没有而核酸却有)。两种不同的结论引起病毒学界的注意，并做了大量的实验，最后得出一致结论，病毒是由蛋白质和核酸两个部分组成。

1936年经过反复试验，证实核酸是病毒感染、致病及复制的主体。同时，包括施拉姆(Schramm)在内的一些研究者也证明了T噬菌体侵入细菌内部的是其核酸DNA，而留在细菌外壁的是其蛋白质外壳。进一步的研究发现，有些病毒除含有核酸和蛋白质外，还含有一定量的脂类物质及碳水化合物。

经过数十年的研究，一些致命病毒早已成为实验室中的样品，人类不但理解了一些病毒的致病原理，而且在一定程度控制了病毒。

与病毒战斗

20世纪80年代，一位名叫卡尔文 · 施瓦布的美国流行病学家新创了一句话：“世界只有一种医学”。那就是研究预防和治疗病毒引起相关疾病的医学。

自1973年以来，人类就发现20多种对人致病的新病毒：包括艾滋病病毒、禽流感病毒、SARS冠状病毒等。它们都是以动物为病原体，随着人类距离的拉近而迅速传播。目前，与人类疾病相关的病毒有500多种，新的病毒还在不断出现。世界范围内每15分钟就有人被HIV病毒感染，全球感染乙肝病毒(HBV)的人数也在上升。

人们利用病毒作为疫苗来预防疾病有上千年的历史，直至英国医生爱德华(Edward)以科学的方法证明接种牛痘病毒可以预防天花。

1967年在33个国家中发现1000万～1500万天花病例，1977年底在索马里报告了最后一个自然发生的天花病例并且最后得以消灭。

脊髓灰质炎在发达国家也已经被控制，1998年，美国宣布脊髓灰质炎被消灭。1962年，碘苷局部治疗疱疹性角膜炎获得成功，并沿用至今。

近数十年来，随着分子病毒学及生物工程技术的迅速发展，对病毒复制过程的了解逐步深入，发现了病毒的核酸复制需要病毒自身编码的酶参与。70年代，第一个安全有效的抗病毒药acyclovir问世，被认为是抗病毒的一大发展，由此开始了干扰病毒DNA合成的其他抗病毒药物的研制和开发。

90年代，AIDS在全球广泛传播，促进了反转录病毒HIV生物学的研究和抗HIV药物如齐多夫定(zidovudine)等的研制。为防止传染病的流行，世界卫生组织决定向儿童推广基础疫苗(CVI)，并且对世界大部分的儿童进行了疫苗注射，以预防脊髓灰质炎、麻疹、日本脑炎等6种主要的传染病。通过接种疫苗，上述几种传染病已经得以控制。

在地球文明高速发展的今天，我们生存的环境和竞争越来越严峻。现代科学也证明，我们曾和病毒细菌一样源于同一物质，当我们进化成地球主人时，不是我们选择了进化，而是进化选择了我们。同样，结构如此简单的病毒能繁衍到现在，也是不断进化的结果。这昭示着，我们同病毒的斗争将会长期持续下去。除了用疫苗对病毒进行预防和治疗外，健康教育、改进生活条件、营养和卫生条件、养成良好的生活习惯、保护生态和维持物种的多样性等，这都是人类抵御病毒或与病毒抗争的最佳武器。