病毒和细胞生物差别那么大，是否是外星物种？
关于病毒和细胞生物的巨大差异是否暗示它们是外星物种，这是一个充满想象力的问题，但从目前的科学认知来看，答案是“否”。不过，我们可以深入探讨一下它们之间令人着迷的差异，以及为什么科学界普遍认为它们是地球生命的一部分。
病毒与细胞生物：难以跨越的鸿沟？
确实，病毒和我们熟悉的细胞生物（细菌、古菌、真核生物）在结构、功能和生命周期上存在着巨大的差异，以至于有人会产生“它们来自别处”的猜想。
结构上的“简化”：
细胞生物： 拥有完整的细胞结构，包括细胞膜、细胞质、核糖体，以及遗传物质（DNA或RNA）被包裹在细胞核（真核生物）或没有核膜（原核生物）中。它们有独立的代谢系统，能够自行合成蛋白质、获取能量、进行复制。
病毒： 结构极其简单，主要由遗传物质（DNA或RNA，但通常只有一种）和包裹它的蛋白质外壳（衣壳）组成。有些病毒还有一层脂质包膜。它们没有细胞器，没有细胞膜（严格来说，病毒不是细胞），更没有独立的代谢能力。
生命的定义与复制方式：
细胞生物： 被普遍认为是“生命”。它们可以独立进行新陈代谢、生长、响应刺激、繁殖，并且有细胞结构。
病毒： 这是一个争议点。许多科学家认为病毒“不算是真正的生命”，因为它无法独立复制。病毒必须侵入宿主细胞，利用宿主细胞的能量、酶和核糖体来复制自己的遗传物质和合成自己的蛋白质，最终组装成新的病毒颗粒。这个过程完全依赖于宿主。
起源的谜团：
细胞生物： 普遍认为起源于地球生命大爆发，可能经历了漫长的演化过程。
病毒： 病毒的起源更加扑朔迷离。存在几种主要的假说：
“退化说”/“丢失说”： 病毒可能是由更复杂的细胞退化而来，在漫长的演化过程中丢失了许多细胞器和基因，变得越来越依赖宿主。
“细胞起源说”： 病毒可能是一些游离的遗传物质（如质粒或转座子）获得了包裹，并发展出侵入宿主细胞的能力。
“共起源说”： 病毒可能与早期细胞生物一同起源，在生命起源的早期阶段就已经存在。
为什么科学家倾向于认为病毒是地球生命？
尽管存在这些差异，但科学界的大多数观点将病毒视为地球生命的一部分，原因如下：
1. 普遍存在性与宿主特异性： 病毒几乎遍布地球上所有生态系统，感染着从细菌到高等生物的各种生命形式。这种普遍性表明它们与地球生命有着深刻的联系，而不是孤立的存在。更重要的是，大多数病毒对宿主具有高度特异性，比如某种病毒只感染特定的细菌，或者某种流感病毒只感染特定种类的鸟类。这种高度的生物化学匹配性，通常需要漫长的共同演化才能形成，不太像是外星访客随意带来的。
2. 遗传物质与分子机制的相似性：
遗传物质： 病毒的遗传物质是DNA或RNA，这与地球上所有已知生命形式的遗传物质是一致的。虽然有些病毒使用RNA，但RNA也是地球生命早期演化中重要的分子，并且在细胞内也扮演着关键角色（如mRNA、tRNA、rRNA）。
蛋白质合成： 病毒虽然不能自行合成蛋白质，但它们使用的遗传密码（DNA/RNA编码蛋白质的规则）与地球生命是相同的。病毒的蛋白质外壳也是由氨基酸组成的，其结构和功能在生化上与地球生物的蛋白质并无本质区别。
生化途径： 病毒利用宿主的生化途径来复制。这些途径，如DNA复制、RNA转录、蛋白质翻译等，都是地球生命共享的。
3. 演化证据：
病毒基因组的分析： 通过比较不同病毒的基因组序列，科学家可以追溯它们的演化关系。例如，一些病毒基因组中发现了与宿主基因组相似的序列，这支持了病毒起源于宿主DNA的“退化说”或“丢失说”。
适应性演化： 病毒展现出惊人的适应性演化能力，能够快速地变异和适应新的宿主或环境。这种能力是生命演化的普遍特征。
4. “生命”的定义相对模糊： 生命的定义本身就存在一定程度的灵活性。病毒的“半生命”状态，介于化学物质和生命之间，挑战了我们传统的分类方式。将它们完全排除在地球生命之外，可能只是因为它们不符合我们狭隘的“细胞生命”定义。
外星生命的可能性（但非病毒是证据）：
诚然，宇宙之大，我们不能排除外星生命存在的可能性。如果有一天我们发现了外星生命，它们也可能以我们无法想象的形式存在，甚至可能使用非DNA/RNA的遗传物质，或者拥有完全不同的生命机制。
但是，将地球上的病毒视为外星物种，缺乏科学证据支持。它们表现出的所有特征——无论多么奇特——都可以用地球自身的演化和生物学原理来解释。病毒更像是地球生命这个庞大生态系统中，一种极度依赖、高度适应的“寄生者”或“掠夺者”，它们的存在本身就是地球生命演化史的一部分，而非外部入侵的证据。
总结来说：
病毒和细胞生物之间巨大的差异，主要体现在它们的结构复杂度和生命活动的独立性上。病毒极度“简化”的结构和完全依赖宿主复制的方式，让它们看起来与我们熟悉的生命形式格格不入。
然而，科学界的主流观点是，病毒是地球生命演化过程中的产物。它们使用与地球生命相同的遗传物质（DNA/RNA）、遵循相同的遗传密码、利用相同的生化途径（通过宿主），并且表现出生命普遍的适应性演化特征。这些证据使得将病毒归为外星物种的说法，目前仅仅停留在猜想的层面，而没有坚实的科学基础。它们更可能是地球生命古老而顽固的“亲戚”，以一种我们最初难以理解的方式，书写着生命的传奇。
病毒与细胞生物：难以跨越的鸿沟？
确实，病毒和我们熟悉的细胞生物（细菌、古菌、真核生物）在结构、功能和生命周期上存在着巨大的差异，以至于有人会产生“它们来自别处”的猜想。
结构上的“简化”：
细胞生物： 拥有完整的细胞结构，包括细胞膜、细胞质、核糖体，以及遗传物质（DNA或RNA）被包裹在细胞核（真核生物）或没有核膜（原核生物）中。它们有独立的代谢系统，能够自行合成蛋白质、获取能量、进行复制。
病毒： 结构极其简单，主要由遗传物质（DNA或RNA，但通常只有一种）和包裹它的蛋白质外壳（衣壳）组成。有些病毒还有一层脂质包膜。它们没有细胞器，没有细胞膜（严格来说，病毒不是细胞），更没有独立的代谢能力。
生命的定义与复制方式：
细胞生物： 被普遍认为是“生命”。它们可以独立进行新陈代谢、生长、响应刺激、繁殖，并且有细胞结构。
病毒： 这是一个争议点。许多科学家认为病毒“不算是真正的生命”，因为它无法独立复制。病毒必须侵入宿主细胞，利用宿主细胞的能量、酶和核糖体来复制自己的遗传物质和合成自己的蛋白质，最终组装成新的病毒颗粒。这个过程完全依赖于宿主。
起源的谜团：
细胞生物： 普遍认为起源于地球生命大爆发，可能经历了漫长的演化过程。
病毒： 病毒的起源更加扑朔迷离。存在几种主要的假说：
“退化说”/“丢失说”： 病毒可能是由更复杂的细胞退化而来，在漫长的演化过程中丢失了许多细胞器和基因，变得越来越依赖宿主。
“细胞起源说”： 病毒可能是一些游离的遗传物质（如质粒或转座子）获得了包裹，并发展出侵入宿主细胞的能力。
“共起源说”： 病毒可能与早期细胞生物一同起源，在生命起源的早期阶段就已经存在。
为什么科学家倾向于认为病毒是地球生命？
尽管存在这些差异，但科学界的大多数观点将病毒视为地球生命的一部分，原因如下：
1. 普遍存在性与宿主特异性： 病毒几乎遍布地球上所有生态系统，感染着从细菌到高等生物的各种生命形式。这种普遍性表明它们与地球生命有着深刻的联系，而不是孤立的存在。更重要的是，大多数病毒对宿主具有高度特异性，比如某种病毒只感染特定的细菌，或者某种流感病毒只感染特定种类的鸟类。这种高度的生物化学匹配性，通常需要漫长的共同演化才能形成，不太像是外星访客随意带来的。
2. 遗传物质与分子机制的相似性：
遗传物质： 病毒的遗传物质是DNA或RNA，这与地球上所有已知生命形式的遗传物质是一致的。虽然有些病毒使用RNA，但RNA也是地球生命早期演化中重要的分子，并且在细胞内也扮演着关键角色（如mRNA、tRNA、rRNA）。
蛋白质合成： 病毒虽然不能自行合成蛋白质，但它们使用的遗传密码（DNA/RNA编码蛋白质的规则）与地球生命是相同的。病毒的蛋白质外壳也是由氨基酸组成的，其结构和功能在生化上与地球生物的蛋白质并无本质区别。
生化途径： 病毒利用宿主的生化途径来复制。这些途径，如DNA复制、RNA转录、蛋白质翻译等，都是地球生命共享的。
3. 演化证据：
病毒基因组的分析： 通过比较不同病毒的基因组序列，科学家可以追溯它们的演化关系。例如，一些病毒基因组中发现了与宿主基因组相似的序列，这支持了病毒起源于宿主DNA的“退化说”或“丢失说”。
适应性演化： 病毒展现出惊人的适应性演化能力，能够快速地变异和适应新的宿主或环境。这种能力是生命演化的普遍特征。
4. “生命”的定义相对模糊： 生命的定义本身就存在一定程度的灵活性。病毒的“半生命”状态，介于化学物质和生命之间，挑战了我们传统的分类方式。将它们完全排除在地球生命之外，可能只是因为它们不符合我们狭隘的“细胞生命”定义。
外星生命的可能性（但非病毒是证据）：
诚然，宇宙之大，我们不能排除外星生命存在的可能性。如果有一天我们发现了外星生命，它们也可能以我们无法想象的形式存在，甚至可能使用非DNA/RNA的遗传物质，或者拥有完全不同的生命机制。
但是，将地球上的病毒视为外星物种，缺乏科学证据支持。它们表现出的所有特征——无论多么奇特——都可以用地球自身的演化和生物学原理来解释。病毒更像是地球生命这个庞大生态系统中，一种极度依赖、高度适应的“寄生者”或“掠夺者”，它们的存在本身就是地球生命演化史的一部分，而非外部入侵的证据。
总结来说：
病毒和细胞生物之间巨大的差异，主要体现在它们的结构复杂度和生命活动的独立性上。病毒极度“简化”的结构和完全依赖宿主复制的方式，让它们看起来与我们熟悉的生命形式格格不入。
然而，科学界的主流观点是，病毒是地球生命演化过程中的产物。它们使用与地球生命相同的遗传物质（DNA/RNA）、遵循相同的遗传密码、利用相同的生化途径（通过宿主），并且表现出生命普遍的适应性演化特征。这些证据使得将病毒归为外星物种的说法，目前仅仅停留在猜想的层面，而没有坚实的科学基础。它们更可能是地球生命古老而顽固的“亲戚”，以一种我们最初难以理解的方式，书写着生命的传奇。
网友意见
病毒和细胞生物的差别“那么大”的说法，关注的是它们的身体构造和基因序列，二者的物质基础其实差别非常小。
地球生命的外星起源说尚未被证伪，地球上现存的细胞生物的遥远共同祖先、病毒的遥远祖先之类有可能来自外星，但二者使用同样的生物大分子，使用基本相同的遗传密码，依靠同样的机制对遗传物质进行复制、转录、翻译，在外星起源说的模型里二者得是一同来自外星。
“某个生物看起来很奇怪，会不会来自地外”的想法，可以算是二十世纪科幻电影的模因污染[1]。
许多被称作“病毒”的东西在结构和基因序列上有明显的不同。现存的大部分病毒可能是细菌质粒或缺损部分基因的细菌所变成，可能有一部分病毒是原始地球上的自组织大分子的直系产物。少数巨大的病毒看起来是由细菌或古菌丢弃了细胞结构而成。
一部分病毒可能是 RNA 世界的直系后代——但如果 RNA 世界存在，细胞生物同样源于它[2]。
有证据证明，在 LUCA（现存生物的最后共同祖先）诞生之前，病毒就已经存在并广泛地演化，大概可以在和外界没有明确界限的分子汤里复制、感染比 LUCA 更古老的生物之类。当然，在那样遥远的过去发生的事情目前还很难搞明白，但人类早已在无细胞体系里培养了病毒。
相关论文：https://doi.org/10.1038%2Fs41579-020-0408-x
病毒携带的一部分基因在细胞生物身上也能找到。这之中有些基因是病毒插入细胞生物的基因组的，有些是病毒从细胞生物的基因组里取下的，有些是随机发生的趋同演化，有些关系到病毒和细胞生物的共同起源。
- 一些逆转录病毒可以感染精细胞或卵细胞，让动物后代的每个细胞都含有病毒基因组，并进一步将病毒基因组传递下去，产生内源性逆转录病毒。人类和人类在历史上的各个祖先物种的大量性状是“内源性逆转录病毒基因”在长期的随机突变里搞出来的。
2016 年，一项研究[3]认为病毒是人类演化的主要驱动力。自“人猿相揖别”以来，人体合成的蛋白质在结构和组成上的变化有 30% 由病毒导致，与病毒相互作用的蛋白质发生适应的速度是其它蛋白质的三倍。
况且，真核生物的细胞核可能来自病毒基因，乃至根本就是病毒。当然，目前这还没有决定性的证据。
根据比较基因组学研究，核膜可能来自原始真核生物与古菌的内共生，抑或原核生物的质膜内陷，抑或来自古线粒体膜。由于拟菌病毒可以在宿主细胞内制造规模巨大的病毒工厂、与细胞核有极其明显的相似之处，微生物学前沿有一些学者相信，真核生物的起源和病毒有直接联系：
- 要么某种病毒将制造病毒工厂相关的基因插入古菌基因组、产生了最早的真核生物，
- 要么某种病毒的病毒工厂解体了宿主的基因组并接管了细胞，最早的真核生物就是夺取了原核细胞的病毒[4]。
- 核膜的最基本功能可能是抵挡线粒体产生的活性氧，避免遗传物质被破坏。也可能核膜是病毒工厂的组件。
- 如果细胞核真的是病毒，那么在内共生假说中细胞核夺取内共生细菌的基因就是其作为病毒的一贯行为方式，可以解释叶绿体、线粒体目前的状态。
“接管原核细胞”并不需要“病毒自己演化成细胞结构”，也就跳过了一些幻想的障碍。这同时意味着在支序分类学的模型里你也可以算是一种病毒。
参考
- ^ https://www.zhihu.com/question/419101202/answer/1450595194
- ^ 地球上的第一个原始生命体来自哪里？（为什么第一个生命体一定能存活？）? - 赵泠的回答 - 知乎 https://www.zhihu.com/question/459611022/answer/1889146443
- ^ David Enard, Le Cai, Carina Gwennap, Dmitri A Petrov. Viruses are a dominant driver of protein adaptation in mammals. eLife, 2016; 5 DOI: 10.7554/eLife.12469
- ^ 这是我开过的将人类分类到病毒界核质巨DNA病毒门的那些玩笑的模因来源
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