病毒有生命吗？

首先，什么是生命？这看似简单的问题，至今却没有公认的答案。光是从生物学角度，就有100多种不同的答案。此外，从哲学上讲，答案就更多了。诺贝尔物理学奖获得者薛定谔曾经写过一本书，是从物理学角度论述的，书名就叫作《生命是什么？》（What is Life?）。

19世纪生物学的一项重大发现是细胞学说，这是列文虎克光学显微镜观察到细胞结构后的直接结果。多数生物学家认为，大自然中的所有动物、植物以及微生物都是由细胞组成的，它们的遗传、变异、繁殖、发育、生长、分化以及新陈代谢等，都是细胞活动的体现。因此，细胞是生命体的建筑模块（building blocks），即生命的基本结构和功能单元。那么，细胞长得什么样子呢？它们又有哪些功能呢？

细胞的结构与功能

所有的生物体都是由细胞组成的。原核生物的细胞中没有明显的细胞核，细胞里的染色体也不成对；而所有真核生物（包括我们人体在内）的细胞，都有个圆圆的细胞核，就像桃子中间有个桃核一样。细胞核是发号施令的“指挥部”。细胞核中有许多条状的、成对的染色体。比如，人体的每个细胞中有23对染色体。前22对染色体，男女都一样。最后一对，男女不同，称作性别染色体。在人体的23对染色体中，一半来自爸爸，一半来自妈妈，这就是为什么孩子会长得像爸爸妈妈。通过细胞中的染色体，医生可以查出胎儿的性别。女孩的性别染色体总是XX，男孩的总是XY。染色体中有许许多多的线状物质，叫DNA。DNA包含各种指令，称作基因。换句话说，基因是决定生物体性状特征的DNA片段，也是生物遗传的基本单元。

（来源：Ryan Jennings与Christopher Premanandan著Veterinary Histology）

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

孟德尔在19世纪60年代，发现了生物中的遗传基因。但是直到1953年，才由克里克与沃森发现了DNA的双螺旋结构。他们因此而荣获了1962年诺贝尔生理学/医学奖。DNA指令书写成密码的形式；DNA密码只有四个字母：A，G，C，T。在DNA双螺旋结构中，字母A总是跟字母T配对，而字母C总是跟字母G配对。

我们的身体由亿万个细胞组成。每个细胞中大约有3万多不同的基因，影响着我们的生长和发育。我们体内所有细胞的DNA和基因的组成都是相同的。每个基因在染色体上占有特定的位置。在细胞中，DNA或基因主导着蛋白质的构建。蛋白质像是生命大工厂里不同车间和部门的“工人”，在人体里执行各种不同功能。比如，往大脑传送信息，使牙齿与骨骼生长，以及使心脏跳动、食物消化和肌肉伸缩等。

有时候基因产生变异，会妨碍蛋白质在人体里正常地执行功能，这时候人就生病了。比如，信息不能正确地传送到大脑，牙齿与骨骼不能正常生长，心跳异常、消化不良以及肌肉运动不正常等。

基因是遗传的单元，决定了我们的很多特征（或性状），比如我们的肤色、眼睛的颜色、身材的高矮等。连宝宝的脸上有没有小酒窝，也是由基因决定的。因此，DNA或基因的差异也使所有的生物都有差别。

DNA还告诉我们，地球上的所有生物有着共同的祖先。比如，我们跟黑猩猩之间99%的基因是相同的，人与人之间99.9%的基因是相同的。

遗传与变异

为了方便下面的讨论，我们先系统复习一下上面介绍的遗传学知识。

右侧这张图中，中间条状的部分就是染色体。图的左下显示的是生物细胞，每个细胞都像桃子一样中间有个核，叫作“细胞核”。染色体就存在于细胞核中，每个细胞核中都含有许多条状的染色体。在染色体中，装着咱们遗传信息的是许许多多的双螺旋结构的线状物质，叫DNA，图片上方显示的就是DNA，而我们熟知的基因，实际上就是DNA的片段，其中包含各种遗传指令。

基因是遗传的单元，决定了我们的很多特征（或性状）。比如，人体有一对基因是控制眼睛颜色的。一个男孩从父母那里分别遗传下来的基因都是产生蓝眼珠的话，那么他肯定是蓝眼珠。如果来自父母一方是蓝眼珠的基因，而另一方是黑眼珠的基因，那么这个男孩会是黑眼珠，因为黑眼珠的基因相对比较“强势”。不过，请记住，这个男孩身上仍然带有一蓝一黑的基因。将来如果这个男孩把控制蓝眼珠的（而不是黑眼珠的）那个基因，遗传给了自己的子女，而他的子女从母亲那里遗传下来的也是控制蓝眼珠的基因的话，那么他的子女又是蓝眼珠了；因为孩子从父母双方那里遗传来的一对基因，都是产生蓝眼珠的。这就是为什么有时候子女眼睛的颜色会跟父母的不同。你们说神奇不神奇？

这就是遗传的结果。但是如果基因只是忠实地遗传会怎么样呢？大家想象一下：如果基因只会遗传，那么世界上恐怕所有的人都长得一模一样，张三李四分不开，谁也认不出谁来，那世界还不乱了套？但是现在，我们每一个人都不一样。人们常说“一母生九子，九子各不同”，就连双胞胎，也不会完全一模一样。一树结果，酸甜各异；同一株花生的果实有大果和小果；在自然界根本找不到相同的两片树叶。这些差异又是怎么造成的呢？

那我要告诉你们，基因在传递过程中不仅会遗传，而且还会发生基因突变（出错），产生变异。比如，由于分管肤色的基因发生变异，父母肤色正常，却会生出白化病（即身上生有很多白斑）的孩子。由于遗传的因素，这种因为基因突变导致的病态还会出现在同一家庭的好几代人身上。如果连这样稀奇古怪的特征都会遗传的话，那么，常见的特征自然也会遗传了。因此，遗传是规律，不遗传才是例外；生物遗传的倾向性很强，这一点是没人会怀疑的。

总之，遗传与变异是生物演化的左膀右臂，缺一不可。没有遗传的话，生物就不能传宗接代；因而，遗传确保了生物物种的世代连续性。而没有变异的话，生物演化就不可能发生，所有生物就都还保持最初那个样子，地球上就不可能有今天这样丰富多彩的动植物。因而，变异确保了物种的可变性，使得地球上的生物多样性成为可能。所以说，基因扮演的这一双重角色，对我们揭开生命演化历史的奥秘，极端重要。若是没有基因的遗传和变异，生物演化就不可能发生并持续下去。这是因为，如果变异不能传递下去，生物演化的接力赛，就找不到下一棒的接棒者，也就跑不下去了，那么生物演化就停滞了，岂不是大家全都完蛋了！正如达尔文所强调的，任何不遗传的变异，对于演化来说，都不重要。也就是说，变异的特征只有通过基因遗传给后代，生物演化才可能发生。

所以，一方面遗传与变异给生物演化提供了原材料。另一方面，光有原材料还不够；由于生物演化是个永不停歇的动态过程，因而还需要引擎来驱动，而这一引擎就是达尔文理论的另一个核心内容——自然选择。关于自然选择理论，我们后面再详细介绍。

那么，病毒究竟有没有生命呢？如果没有生命的话，遗传、变异跟病毒到底有什么关系？

科学家们发现，病毒没有细胞；它们既没有细胞核，也没有细胞膜。病毒的核心是包含遗传信息的遗传物质（核酸），外面有蛋白质保护壳。病毒的遗传物质可以是DNA（脱氧核糖核酸）或RNA（核糖核酸），它们作为遗传密码的载体，能够自我复制，产生新病毒。因此，病毒实际上具有了活细胞的一些特性，比如遗传与繁殖。正因为如此，病毒在遗传与繁殖过程中，也不可避免地会出现变异。可是，病毒又跟生物体不一样，它没有新陈代谢功能，它不能吃不能喝，当然也就不可能把食物转化成能量。它缺乏核糖体（即核蛋白体），因此不能从信使RNA分子中自主地生成蛋白质。由于缺乏这些基本的生命功能，它不能自行繁殖，必须寄居在生物体的活细胞内才能繁殖。这就是为什么病毒一定得要感染其他生物细胞才能繁衍，它所寄居的生物体称作“宿主”。

总之，一般认为，病毒不能被直接定义为生物，却能通过感染细胞表现出基本的生命特征，因而被视为一种无细胞的生命形式。换句话说，病毒介于生物与非生物的交界处。不过，也有人主张：生物或可分为无细胞生物（即病毒）与细胞生物（即原核与真核生物）；换言之，也许病毒在“生命之树”上代表一种不同的有机物，可以称作衣壳编码有机物（capsid-encoding organisms，CEOs）。那么，病毒究竟是什么？它长得什么样子？它是如何繁殖的呢？