病毒有生命嗎？

首先，什么是生命？這看似簡單的問題，至今卻沒有公認的答案。光是從生物學角度，就有100多種不同的答案。此外，從哲學上講，答案就更多了。諾貝爾物理學獎獲得者薛定諤曾經寫過一本書，是從物理學角度論述的，書名就叫作《生命是什么？》（What is Life?）。

19世紀生物學的一項重大發現是細胞學說，這是列文虎克光學顯微鏡觀察到細胞結構后的直接結果。多數生物學家認為，大自然中的所有動物、植物以及微生物都是由細胞組成的，它們的遺傳、變異、繁殖、發育、生長、分化以及新陳代謝等，都是細胞活動的體現。因此，細胞是生命體的建筑模塊（building blocks），即生命的基本結構和功能單元。那么，細胞長得什么樣子呢？它們又有哪些功能呢？

細胞的結構與功能

所有的生物體都是由細胞組成的。原核生物的細胞中沒有明顯的細胞核，細胞里的染色體也不成對；而所有真核生物（包括我們人體在內）的細胞，都有個圓圓的細胞核，就像桃子中間有個桃核一樣。細胞核是發號施令的“指揮部”。細胞核中有許多條狀的、成對的染色體。比如，人體的每個細胞中有23對染色體。前22對染色體，男女都一樣。最后一對，男女不同，稱作性別染色體。在人體的23對染色體中，一半來自爸爸，一半來自媽媽，這就是為什么孩子會長得像爸爸媽媽。通過細胞中的染色體，醫生可以查出胎兒的性別。女孩的性別染色體總是XX，男孩的總是XY。染色體中有許許多多的線狀物質，叫DNA。DNA包含各種指令，稱作基因。換句話說，基因是決定生物體性狀特征的DNA片段，也是生物遺傳的基本單元。

（來源：Ryan Jennings與Christopher Premanandan著Veterinary Histology）

（來源：National Institutes of Health, United States Department of Health and Human Services）

孟德爾在19世紀60年代，發現了生物中的遺傳基因。但是直到1953年，才由克里克與沃森發現了DNA的雙螺旋結構。他們因此而榮獲了1962年諾貝爾生理學/醫學獎。DNA指令書寫成密碼的形式；DNA密碼只有四個字母：A，G，C，T。在DNA雙螺旋結構中，字母A總是跟字母T配對，而字母C總是跟字母G配對。

我們的身體由億萬個細胞組成。每個細胞中大約有3萬多不同的基因，影響著我們的生長和發育。我們體內所有細胞的DNA和基因的組成都是相同的。每個基因在染色體上占有特定的位置。在細胞中，DNA或基因主導著蛋白質的構建。蛋白質像是生命大工廠里不同車間和部門的“工人”，在人體里執行各種不同功能。比如，往大腦傳送信息，使牙齒與骨骼生長，以及使心臟跳動、食物消化和肌肉伸縮等。

有時候基因產生變異，會妨礙蛋白質在人體里正常地執行功能，這時候人就生病了。比如，信息不能正確地傳送到大腦，牙齒與骨骼不能正常生長，心跳異常、消化不良以及肌肉運動不正常等。

基因是遺傳的單元，決定了我們的很多特征（或性狀），比如我們的膚色、眼睛的顏色、身材的高矮等。連寶寶的臉上有沒有小酒窩，也是由基因決定的。因此，DNA或基因的差異也使所有的生物都有差別。

DNA還告訴我們，地球上的所有生物有著共同的祖先。比如，我們跟黑猩猩之間99%的基因是相同的，人與人之間99.9%的基因是相同的。

遺傳與變異

為了方便下面的討論，我們先系統復習一下上面介紹的遺傳學知識。

右側這張圖中，中間條狀的部分就是染色體。圖的左下顯示的是生物細胞，每個細胞都像桃子一樣中間有個核，叫作“細胞核”。染色體就存在于細胞核中，每個細胞核中都含有許多條狀的染色體。在染色體中，裝著咱們遺傳信息的是許許多多的雙螺旋結構的線狀物質，叫DNA，圖片上方顯示的就是DNA，而我們熟知的基因，實際上就是DNA的片段，其中包含各種遺傳指令。

基因是遺傳的單元，決定了我們的很多特征（或性狀）。比如，人體有一對基因是控制眼睛顏色的。一個男孩從父母那里分別遺傳下來的基因都是產生藍眼珠的話，那么他肯定是藍眼珠。如果來自父母一方是藍眼珠的基因，而另一方是黑眼珠的基因，那么這個男孩會是黑眼珠，因為黑眼珠的基因相對比較“強勢”。不過，請記住，這個男孩身上仍然帶有一藍一黑的基因。將來如果這個男孩把控制藍眼珠的（而不是黑眼珠的）那個基因，遺傳給了自己的子女，而他的子女從母親那里遺傳下來的也是控制藍眼珠的基因的話，那么他的子女又是藍眼珠了；因為孩子從父母雙方那里遺傳來的一對基因，都是產生藍眼珠的。這就是為什么有時候子女眼睛的顏色會跟父母的不同。你們說神奇不神奇？

這就是遺傳的結果。但是如果基因只是忠實地遺傳會怎么樣呢？大家想象一下：如果基因只會遺傳，那么世界上恐怕所有的人都長得一模一樣，張三李四分不開，誰也認不出誰來，那世界還不亂了套？但是現在，我們每一個人都不一樣。人們常說“一母生九子，九子各不同”，就連雙胞胎，也不會完全一模一樣。一樹結果，酸甜各異；同一株花生的果實有大果和小果；在自然界根本找不到相同的兩片樹葉。這些差異又是怎么造成的呢？

那我要告訴你們，基因在傳遞過程中不僅會遺傳，而且還會發生基因突變（出錯），產生變異。比如，由于分管膚色的基因發生變異，父母膚色正常，卻會生出白化病（即身上生有很多白斑）的孩子。由于遺傳的因素，這種因為基因突變導致的病態還會出現在同一家庭的好幾代人身上。如果連這樣稀奇古怪的特征都會遺傳的話，那么，常見的特征自然也會遺傳了。因此，遺傳是規律，不遺傳才是例外；生物遺傳的傾向性很強，這一點是沒人會懷疑的。

總之，遺傳與變異是生物演化的左膀右臂，缺一不可。沒有遺傳的話，生物就不能傳宗接代；因而，遺傳確保了生物物種的世代連續性。而沒有變異的話，生物演化就不可能發生，所有生物就都還保持最初那個樣子，地球上就不可能有今天這樣豐富多彩的動植物。因而，變異確保了物種的可變性，使得地球上的生物多樣性成為可能。所以說，基因扮演的這一雙重角色，對我們揭開生命演化歷史的奧秘，極端重要。若是沒有基因的遺傳和變異，生物演化就不可能發生并持續下去。這是因為，如果變異不能傳遞下去，生物演化的接力賽，就找不到下一棒的接棒者，也就跑不下去了，那么生物演化就停滯了，豈不是大家全都完蛋了！正如達爾文所強調的，任何不遺傳的變異，對于演化來說，都不重要。也就是說，變異的特征只有通過基因遺傳給后代，生物演化才可能發生。

所以，一方面遺傳與變異給生物演化提供了原材料。另一方面，光有原材料還不夠；由于生物演化是個永不停歇的動態過程，因而還需要引擎來驅動，而這一引擎就是達爾文理論的另一個核心內容——自然選擇。關于自然選擇理論，我們后面再詳細介紹。

那么，病毒究竟有沒有生命呢？如果沒有生命的話，遺傳、變異跟病毒到底有什么關系？

科學家們發現，病毒沒有細胞；它們既沒有細胞核，也沒有細胞膜。病毒的核心是包含遺傳信息的遺傳物質（核酸），外面有蛋白質保護殼。病毒的遺傳物質可以是DNA（脫氧核糖核酸）或RNA（核糖核酸），它們作為遺傳密碼的載體，能夠自我復制，產生新病毒。因此，病毒實際上具有了活細胞的一些特性，比如遺傳與繁殖。正因為如此，病毒在遺傳與繁殖過程中，也不可避免地會出現變異。可是，病毒又跟生物體不一樣，它沒有新陳代謝功能，它不能吃不能喝，當然也就不可能把食物轉化成能量。它缺乏核糖體（即核蛋白體），因此不能從信使RNA分子中自主地生成蛋白質。由于缺乏這些基本的生命功能，它不能自行繁殖，必須寄居在生物體的活細胞內才能繁殖。這就是為什么病毒一定得要感染其他生物細胞才能繁衍，它所寄居的生物體稱作“宿主”。

總之，一般認為，病毒不能被直接定義為生物，卻能通過感染細胞表現出基本的生命特征，因而被視為一種無細胞的生命形式。換句話說，病毒介于生物與非生物的交界處。不過，也有人主張：生物或可分為無細胞生物（即病毒）與細胞生物（即原核與真核生物）；換言之，也許病毒在“生命之樹”上代表一種不同的有機物，可以稱作衣殼編碼有機物（capsid-encoding organisms，CEOs）。那么，病毒究竟是什么？它長得什么樣子？它是如何繁殖的呢？