生命界線
病毒是生命中無法逃避的一部分,尤其是在一場全球病毒大流行中,更是如此。然而,如果你問科學家,「病毒是否是生命?」你會得到非常複雜的回答。究其原因,是因為我們並不完全瞭解病毒,且我們仍在試圖理解生命。
生物的一些特性是病毒所不具備的,例如細胞結構、新陳代謝(發生在細胞內的化學反應)和內穩態(保持一個穩定的內部環境),這讓病毒有別於我們目前所定義的生命。然而另一方面,病毒又有著一些與生命相同的特性,例如它們會進化,可以通過感染宿主細胞,用相同的細胞機制進行增殖。
許多病毒可以切斷被感染細胞的DNA,將它們與自己的遺傳物質纏繞在一起。這樣一來,當細胞分裂時,它們就會與宿主的DNA一起復制,這一過程被稱為溶源現象。與之相比,病毒還有一種更具破壞性的裂解性策略,它會導致病毒在細胞內大量繁殖,致使細胞破裂,從而擴散開來感染其他細胞。
病毒和被其感染的生物體之間存在著無法否認的遺傳聯繫和生理聯繫。而在較晚時期才被發現的巨型病毒,進一步模糊了病毒與生物體之間的界線。這些病毒可以像細菌一樣擁有許多基因,其中一些基因可以編碼在過去被認為只有細胞生物才有的功能。
這是巨型病毒的一個例子,這種名為Tupanviruses的巨型病毒於2018年被發現,其大小一般超過一微米長,且還具有一套相當完整的翻譯相關的基因,其中包括能確定遺傳密碼特異性的所有20種酶的基因。| 圖片來源:MICROSCOPY CENTER OF THE FEDERAL UNIVERSITY OF MINAS GERAIS
這些新的信息會帶來更多困惑,還是能幫助我們釐清事實?我們能否終有機會解答病毒是否是生命這個問題?如果我們正確地對待這個難題,可能就會發現這是一個錯誤的問題。它涉及到我們是該把「生命」想象成一個用來分類的盒子,將所有發現的東西都歸於這個盒子內外;還是該將生命視作一種更神祕的東西。
宇宙遐想
現在,讓我們拋開一些細節,開始一個思想實驗。
我們知道,億萬恆星散佈在宇宙各處,它們聚集成星系,其中許多擁有圍繞它們旋轉的行星;其中的一些行星擁有繞其運行的衛星。現在,想象這樣一個場景,一些衛星和行星上散步著不同的生命形式,雖然這在任何一個星系中都不算常見,但在浩瀚的宇宙中卻不計其數。
這時,一個「星系際科學家團隊」已經花了幾個世紀的時間,鍥而不捨地研究不同形式的生命及其獨特的特性,以及更重要的是研究不同生命形式的共同之處。它們可能都是以某種類型的分子為基礎的,或者它們可能共享某一個標準過程,如達爾文進化。
為何「生命是否有共同特徵」是個如此重要的問題?因為它的存在與否可以表明生命究竟是偶然發生的,還是是宇宙中湧現出的一種屬性。這些外星科學家或許會得出這樣的結論:與其說生命是偶然事件,不如說是普遍規律。
假如我們在另一顆星球上遇到生命,能認出它們嗎?| 圖片來源:flflflflfl/Pixabay
然而,這種說法卻並不一定是對的。哲學教授Carol Cleland出版過幾本關於自然和生命起源的書籍,她就認為,生命可能不是「自然類」,這意味著生命的意義是由人定義的,而不是獨立於人類判定之外的。這就像是不將蝙蝠與哺乳動物歸為一類,而將它們與鳥類歸為一類,只因它們都有飛行能力。這樣的分類讓飛行凌駕於進化史之上,但地球上的生命形式之間最自然的關係應該是由進化來反映的。
Cleland懷疑,生命只是一個人造概念。關於這一點,她有可能是對的。而如果真的是這樣的話,那是否意味著假如一個遙遠星球上有著與地球生命截然不同的生命形式存在,那麼即使我們遇到了它們,也不能將其分辨出來?這種情況想又該怎麼辦?它們還能被稱為「生命」嗎?
回到地球
從現實來看,我們還沒有在別的星球上發現生命。雖然我們已經進行了火星任務,並且在近年還探測過土星的土衛二,以及木星的木衛二。這些衛星被認為有著與海洋底部類似的活躍的熱泉噴口,能夠噴出被地熱加熱過的水。有一種假說認為,地球上的生命就是起源於海底的這些充滿活力、化學物質豐富的熱泉噴口附近的。
地球海底的一處熱泉噴口,白色的煙霧是噴射出的富含鋇、鈣、硅和二氧化碳的液體。| 圖片來源:Wikipedia
現代科學普遍接受這樣一種說法,即地球上的所有生命都起源於一個共同祖先,這個祖先在地球上還沒有氧氣,甚至還沒有大陸的時候就已經存在。關於這個祖先,我們不知道任何細節,但它被假設為是一個原始細胞,包含可用於複製的遺傳物質和表達蛋白質的基本機制。
在這種假設下,另一個問題便是在這一共同祖先之前,病毒就存在嗎?還是說病毒起源於某些早期進化出的生命形式?不確定性總是伴隨著我們對這類早期事件的探索,科學家可以推測出許多有意思、有啟發性的場景,但這些推測有可能都是錯誤的。
未來的生物學會揭示什麼新的訊息呢?生命樹是許多研究人員用於描述地球生命進化史的模型。或許有一天,我們會出乎意料地從這棵樹的分支之中發現病毒。對此,我們必須做的是要保持開放的心態,並牢記模型本身是會隨著我們對現實的理解的增加而變化的。
所以,病毒是生命嗎?也許這不是我們該問的問題。我們不瞭解生命,只知道病毒是與細胞生命密切相關的進化實體。
而每當我們對自己的觀點和定義過於自信時,就可以想想假想中的存在於遙遠星系中的星球上的生命形式,因為那樣的存在或許能會改變我們所認定的一切。
或許有一天,我們真的能有幸遇到它們。
撰文:Hugh Harris(科克大學微生物與生物信息學研究員)
原文標題為「Are viruses alive? Perhaps we’re asking the wrong question」,於2020年6月8日首發於The Conversation,原文連結:https://theconversation.com/are-viruses-alive-perhaps-were-asking-the-wrong-question-139639,中文內容略有編輯,僅供參考,一切內容以原文為準。
封面圖來源:TheDigitalArtist / Pixabay