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问题

有机体到底包不包括病毒？

回答
关于病毒究竟算不算“有机体”，这在科学界是一个持续了很久的争论，而且没有一个绝对的、所有人都认可的答案。这涉及到我们对“生命”和“有机体”这两个概念的定义，而这些定义本身就不是铁板一块的。

要理解这个问题，我们得先梳理一下病毒和我们通常理解的“有机体”（比如细菌、真菌、植物、动物）之间的一些核心区别，以及它们又有哪些相似之处。

先说为什么有人认为病毒不算有机体：

最核心的一点是，病毒缺乏自主生命活动的能力。它们不像我们熟悉的生物那样，能够自己进行新陈代谢，也就是分解食物、产生能量来维持生命活动。病毒就像一个“空壳”，里面包裹着遗传物质（DNA或RNA）。它们没有细胞器，没有核糖体（制造蛋白质的工厂），也没有线粒体（能量生产中心）。

可以这么想，你给它们提供食物，它们也不会自己消化吸收；你把它们放在一个全是养分的培养皿里，它们也无法自行生长繁殖。它们就像一个没有发动机、没有驾驶员、也没有车轮的汽车，光有设计图和车身，自己是动不了的。

病毒的另一个关键特征是它们的“寄生性”。它们必须侵入活细胞（也就是其他有机体的细胞），利用宿主细胞的“机器”——比如核糖体、酶、能量等——来复制自己，制造更多的病毒颗粒。它们本质上是“劫持”了宿主细胞的生命活动。没有宿主细胞，病毒就只是一个在空气中飘荡的惰性粒子，不会发生任何变化，也不会展现出任何生命迹象。

我们通常定义生命需要具备一些基本特征，比如：

新陈代谢： 能够从环境中获取物质和能量，并将其转化为自身所需。
生长： 体积或数量的增加。
繁殖： 产生后代，延续种族。
应激性（对刺激做出反应）： 对外界环境的变化做出反应。
遗传和变异： 拥有遗传物质，并通过繁殖将遗传信息传递给后代，同时可能发生变异。
适应性： 能够通过进化来适应环境。
细胞结构： 由一个或多个细胞构成（这是许多定义所强调的）。

病毒在这些方面表现得很特别。它们拥有遗传物质（DNA或RNA），能够变异，并且通过宿主细胞的帮助可以繁殖（虽然不是自主的）。但它们没有细胞结构，没有自主的新陈代谢，也不能独立生长。

那为什么又有人认为病毒在某种程度上可以算是有机体，或者至少处于生命的边缘地带呢？

主要是因为它们确实拥有遗传物质，并且能够通过自然选择进行进化。病毒的变异速度可能比很多我们熟知的生物还要快，这意味着它们能够不断适应宿主、逃避宿主免疫系统，甚至在某些情况下改变感染的模式。这种演化的能力，是生命一个非常重要的标志。

而且，病毒的生命周期也确实包含了一些生命的特征。当病毒侵入宿主细胞后，它会指挥细胞按照自己的指令去复制它的遗传物质和蛋白质外壳，最终组装成新的病毒颗粒。这个过程，虽然依赖于宿主，但仍然可以看作是一种“生命活动”的体现，只不过它是被“外包”了。

从某个角度看，病毒像是生命演化过程中的一种“原始”形式，或者是生命在走出细胞界限后的一种“寄生性”变种。它们可以被想象成是脱离了细胞包裹的基因片段，找到了能够自我复制和传播的策略。

总结一下，这个“算不算”的问题，很大程度上取决于你对“有机体”和“生命”的定义有多么严格。

如果你的定义强调自主性、细胞结构和独立的新陈代谢，那么病毒很可能就被排除在外，它们更像是一种高度复杂的、能够自我复制的生物大分子集合体，一种“非细胞生命”的介质。
如果你的定义更宽泛，更侧重于遗传、变异和演化能力，那么病毒就可以被看作是生命家族中的一个奇特成员，或者至少是处于生命和非生命之间的“灰色地带”。

目前科学界的主流观点，倾向于将病毒视为一种生物因子（biological agents）或者非细胞生物（acellular organisms），而不是传统意义上的有机体。它们是生物学研究的重要对象，因为它们揭示了生命起源和演化的某些关键线索，也对我们理解疾病和免疫系统有着至关重要的作用。

你可以把病毒想象成一个非常古老的、极简的设计，它没有能力自己建造工厂和生产线，但它有一个蓝图（遗传物质），并且非常善于找到现成的工厂（宿主细胞）来帮助它复制。所以，说它们是“有机体”有点像说一支乐谱是一个乐队，乐谱是乐章的载体，它有结构，有信息，但它本身不会演奏，需要乐队成员（宿主细胞）来赋予它生命力。

网友意见

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如果提问者在意的是做考试题，现行人教版高中生物必修1课本的第一章第1节就明确地谈到了病毒是生物：

课本里搞了个“生命系统”，说“病毒不属于生命系统的结构层次”。

“有机体”这个词在中学阶段是“生物”的同义词。按照课本的表达，病毒是生物，显然意味着病毒是有机体。

不过，高考通常不会出这种在学术界有明显争议的题目，如果出了则阅卷老师将在社会的怒骂中被迫将多种表述都算对——因此，关注考试题的读者根本不必在意这种题目的答案。


如果提问者关注的不是考试题，而是生命的定义问题，那么首先要注意：

“有机体”并不等同于生物，早已有一些生物学家认为生物根本不必限制在“由有机物组成的东西”之中。你还会经常看到学者将有机物组成的任何有整体性的东西称为有机体。

生物学界关于病毒的论述常常是自相矛盾、双重标准的，中学课本在这方面尤其明显。

  • 说“病毒不属于生命系统的结构层次”其实是人类一贯的行为：不将专性寄生生物和小体型的共生生物放在眼里，哪怕它们就在你体内开派对[1][2]。
  • 病毒的结构是极具特征的。人类将核质巨DNA病毒长期当成细菌，直到有一天拿电子显微镜看了过去——卧槽，这是病毒的构造啊。
  • 病毒每天疯狂击杀各种生物，尤其是细菌。
  • 你凭什么说病毒没有“特定的组成、结构和功能”呢。
  • 课本拘泥于细胞的理由是“病毒那样没有细胞结构的生物，也只有依赖活细胞才能生活”——这是不但过时而且双重标准的信息。人类早已在无细胞体系里制造了病毒，而且植原体[3]等细菌在自然界也只能依赖其他的活细胞来存活，如果这些家伙算是生物，病毒凭什么不算呢。

虽然在网络上可以看到大量吹胡子瞪眼睛说病毒是生物的人，但在很长时间里，有许多学者是拒绝的。他们为地球碳基生物设置了“区分生命与非生命的关键是拥有核糖体以及进行翻译的能力”这样平时你不会遇到的标准，将病毒排斥在生命之外。他们认为病毒的行为介于生命体及非生命体之间，不是生物也不是非生物——但这些学者使用“有机体”一词的方式与中学时期的东西不一样，他们可以将病毒、类病毒、拟病毒等统统称作有机体。

2020年2月以来，科学家已经发现很多大型噬菌体拥有这种翻译机制[4]——是真的很多。再加上核质巨DNA病毒目的多种病毒能独立表达一部分蛋白质，显然这个标准是不能用下去了。“生命与非生命的界限”又模糊了。

目前生物学并未对绝大部分病毒尝试进行细致的分类。目前看来，地球上病毒的物种数远远多于其它生命的物种数，光是针对已经有细致分类的174万种细胞生物的病毒就有约1亿种。病毒的数量保守估计在2E31个以上，其中DNA病毒和RNA病毒各占一半。稍微激进一点的估计就会得到将原核生物远远抛在后面的数值。

承认病毒是生物会带来的问题不止是堆积如山的分类工作，你还必须考虑各种亚病毒因子：类病毒、拟病毒、缺损干扰RNA、朊毒体算不算生物。这些都是不具备完整的复制机构的感染性因子，而到了朊毒体这一步，有序性的扩增已经和结晶、热带风暴之类在一个水准了。一步步推移这个界限会导致生物和非生物的界限变得极其模糊，对人类认识世界可能并没有益处。

当然，道金斯等一部分学者已经谈过“生物和非生物并没有明确的界限”，任何事物只要符合“生物是自然选择[5]塑造的信息”之类标准，就可以被定义为生物，但这标准也是非常模糊、高度依赖具体学者的解释的。

  • 按照道金斯定义，康威生命游戏、Tierra之类程序制造出来的虚拟生命体都算是生物。那可是与地球碳基生物截然不同的。
  • 磁场里的球状等离子体可以表现出新陈代谢、生长、自我复制、传输信息、成分的同一性、严整有序的结构、稳态[6]。这可以视为人类创造的等离子生物。
  • 在对等离子体中的尘埃进行的模拟实验中，俄罗斯物理学家瓦基姆·兹托维齐领导的团队发现尘埃会自动排列成双螺旋结构，可以吸引其他尘埃颗粒而“生长”，可以自我复制成两个相同的螺旋。螺旋结构的半径会随着不同分段而变化，说明它具有信息编码能力[7]。
2006年3月15日，加州大学洛杉矶分校的天文学家通过斯皮策太空望远镜在距离银河系中心黑洞300光年处发现了一片双螺旋结构星云，长轴80光年。

2020年10月，一些宇宙生物学家提出生物的新定义，使用新单词lyfe，其特征是：

  • 利用周围环境中的资源来防止自身变得一致和始终如一
  • 通过复制等手段指数增长
  • 可以自我调节来在不断变化的环境中保持稳定
  • 可以学习并记忆周围环境的信息，就像地球上的生物演化那样

和道金斯定义的区别是，他们认为还有自然选择以外的方式来学习和记忆信息。这可以允许从人类建造的机械、城市到依靠量子涨落直接从真空中涌现的玻尔兹曼生物都在进行自然选择之前就被视为生物。

参考

  1. ^ 在你的基因组里，有一千多个古代逆转录病毒打进来的基因片段，占了约29亿碱基对中的8%，其中一些在发挥重要的生理功能，另一些还能制造具有感染力的病毒。这些可辨认的病毒片段可能是30~40次感染带来的，而“某病毒感染全人类或全体人类的遥远祖先”的事情在历史上可能反复发生了成百上千次。 现在也有几乎感染了全人类的非逆转录病毒。 巨细胞病毒感染了各地人类的60%～90%，其先天性感染（母婴传播，母亲带毒的场合婴儿感染率约40%）约20%可造成胎儿发育迟缓、脏器肿大、神经发育不全，一部分可造成流产、死胎、新生儿猝死、婴幼儿水肿，约10%~15%在出生后出现其它障碍。对成人可以造成缓慢地随着时间加重的免疫力降低，与多种癌症有关。在器官移植后使用免疫抑制剂或放化疗、艾滋病等免疫缺损等状态下的人体内可大量增殖，破坏细胞与脏器而致死。 JC病毒感染了人类的约70%，平时没有症状，在免疫抑制或免疫缺损状态下可能开始破坏整个脑白质，造成半盲、偏瘫、运动障碍、失语、失认、癫痫、性格改变。一旦发病，病程极快，造成不可恢复的损伤，几个月就能造成植物人状态，一般在一年内死亡。 单纯疱疹病毒感染了全人类的约90%，无法彻底治愈，既有急性症状又会长期潜伏，反复发病，伴随终生，可引起各种痛苦的溃疡症状。 EB病毒感染了全人类的约90%，一些地方成年人最终100%感染。无法彻底治愈，既有急性症状又会长期潜伏，伴随终生，可引起多种癌症与自身免疫性疾病、神经损伤与感知异常。急性发病里也有些人会肾功能不全或脾脏破裂。
  2. ^ 克拉斯噬菌体，crAssphage (cross-assembly phage)，有尾噬菌体目的双链DNA病毒，感染拟杆菌属的肠道细菌。这种噬菌体是在2014年通过计算机对人粪便中的亚基因组的公开资料进行分析发现的，其名称就是来自发现其基因组的软件cross-assembly。这种噬菌体在一半的人粪样本里存在，后续研究认为它们是在人出生后进入肠道的。在陆地、地下水、盐湖、海底沉积物、植物根系、非人动物的消化道里也找到了这种噬菌体。一些分子生物学证据显示克拉斯噬菌体和人类一样古老。 作为一种可能覆盖了一半人口的病毒，这发现得也是够晚的。在2017年又发现了一批和它类似的噬菌体，称作crAss样噬菌体（crAss-like噬菌体）。后续研究确定了几组crAss样噬菌体和单链DNA的Microviridae噬菌体是人类肠道最稳定的共生体，若是在食物之类东西里检测到这类噬菌体，可以推测物品被人粪便污染。
  3. ^ phytoplasma，寄生于植物韧皮部的一群原核致病菌
  4. ^ https://zhuanlan.zhihu.com/p/107181843
  5. ^ 你的领域有哪些让人不明觉厉的术语？ - 赵泠的回答 - 知乎 https://www.zhihu.com/question/422687303/answer/1529492578
  6. ^ 21世纪初，罗马尼亚库扎大学的物理学家米尔恰·桑德洛维奇及其同事在实验中创造了具有大部分生命特征的等离子球体。 他们的实验方式将两个电极插入一个包含低温氩气等离子体的容器中并输入高压电。在《混沌、孤立子和分形》上发表的研究报告称，他们在实验中观察到放电造成离子和电子在正电极处高浓度积聚并立即形成球体： 每个球体包含两层，外层是电子，内层是氩原子核。球体的大小和寿命由放电的能量值决定。 通过在实验中加大输入电量，那些球体的直径从最初的几微米增大到3厘米。 这些等离子球长到一定尺寸可以分裂而复制自己，也能捕获周围的氩原子并长大。 它们还能互相传输信息，方式是将电磁波辐射到其他等离子体球，使各个球中的原子以特定频率振动。 尽管等离子球的形成需要高温，但它们可以在较低温度下持续存在。
  7. ^Collision-dominated dust sheaths and voids - observations in micro-gravity experiments and numerical investigation of the force balance relations V N Tsytovich et al 2003 New J. Phys. 5 66 doi:10.1088/1367-2630/5/1/366 https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2003NJPh

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