李乃勝

用自然思維解析病毒及其與海洋的關(guān)系

李乃勝

(中國(guó)科學(xué)院 海洋研究所, 山東 青島 266071)

新型冠狀病毒()肆虐, 造成全球恐慌, 迄今已有上千萬(wàn)人感染、數(shù)十萬(wàn)人失去了生命。一場(chǎng)突如其來(lái)的疫情, 幾乎成為全球范圍內(nèi)劃時(shí)代的重大事件, 甚至?xí)膶懭祟惏l(fā)展的歷史, 這充分說(shuō)明人類對(duì)病毒的認(rèn)識(shí)還很膚淺, 還缺少應(yīng)對(duì)病毒的科學(xué)儲(chǔ)備和有效舉措。病毒源于海洋、存于自然, 幾乎是無(wú)處不在、無(wú)時(shí)不在。病毒一方面對(duì)人類健康造成巨大威脅, 另一方面又是自然界、甚至人體內(nèi)不可或缺的特殊微生態(tài)系統(tǒng)。病毒是生命起源的界限、是基因傳遞的使者、是生態(tài)環(huán)境的橋梁、是細(xì)菌的天然殺手。人類抗擊病毒首先是徹底“防控”, 其次是有效“疫苗”, 最終靠提高免疫力。而海洋鹽鹵可能是從“元素平衡”的機(jī)理出發(fā)、從根本上提升人體免疫功能的關(guān)鍵。

病毒; 微生態(tài); 海洋鹽鹵; 人體元素平衡

當(dāng)時(shí)光進(jìn)入2020年, 一種不起眼的小小微生物居然在全球范圍內(nèi)掀起了史無(wú)前例的軒然大波, 一場(chǎng)突如其來(lái)的疫情使全世界200多個(gè)國(guó)家和地區(qū)幾乎無(wú)一幸免, 迫使整個(gè)人類社會(huì)不得不重新認(rèn)真地審視我們的生活方式, 甚至社會(huì)制度！這個(gè)小小的微生物就是新型冠狀病毒()！2020年1月12日, 世界衛(wèi)生組織正式將其命名為2019-nCoV。在不得不對(duì)此刮目相看的同時(shí), 也促使全世界人民不得不用新的視覺(jué)深入思考“病毒”問(wèn)題。

盡管生物技術(shù)早已進(jìn)入“分子”時(shí)代, 各類超高倍電子顯微鏡多如牛毛, 但人類對(duì)病毒的認(rèn)知程度還非常膚淺。這一場(chǎng)抗擊病毒的戰(zhàn)役迄今還在如火如荼地進(jìn)行中, 何時(shí)結(jié)束尚無(wú)定論, 但勝負(fù)已見(jiàn)分曉。70億人對(duì)付一種小小的病毒幾乎束手無(wú)策！迄今全球感染人數(shù)已超過(guò)一千萬(wàn), 每天還以十萬(wàn)量級(jí)的速度增加著。全世界成千上萬(wàn)的科學(xué)家和醫(yī)學(xué)工作者都在夜以繼日地努力工作, 但仍然不得不每天眼看著成千上萬(wàn)人被病毒奪去了生命。號(hào)稱科技最發(fā)達(dá)的美國(guó), 迅速一躍成為世界頭號(hào)病毒感染國(guó), 除了使出渾身解數(shù)“甩鍋”別人外, 幾乎一籌莫展。

在當(dāng)前新型冠狀病毒早已引起全球高度關(guān)注的形勢(shì)下, 不需要再贅述防范意識(shí)和防范措施, 而需要重點(diǎn)探討如何用科學(xué)的態(tài)度看待病毒、用科學(xué)的思維認(rèn)知病毒、用科學(xué)的方法應(yīng)對(duì)病毒、用科學(xué)的智慧利用病毒。

1 病毒到底是何物

病毒到底是何物？看似很簡(jiǎn)單的問(wèn)題, 其實(shí)很難確切回答, 因?yàn)樗鼧?biāo)志著人類對(duì)病毒的認(rèn)知程度。自疫情爆發(fā)以來(lái), 科學(xué)家傾其所能刻苦攻關(guān), 有些因急于迅速發(fā)表一些暫時(shí)的、階段性的、實(shí)驗(yàn)性的觀點(diǎn), 致使學(xué)者之間經(jīng)常相互否定, 讓老百姓一度找不著北。因?yàn)槭軐W(xué)科限制、受實(shí)驗(yàn)條件限制、受采樣范圍限制, 得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果只能算作暫時(shí)性、相對(duì)性認(rèn)識(shí), 尚無(wú)法真正回答人民關(guān)切。譬如: 病毒到底來(lái)自哪里？病毒到底通過(guò)什么途徑傳播人類？病毒離開(kāi)宿主到底是死物還是活物？病毒在水中、土壤中、空氣中能自然“滅活”嗎？具備什么條件已變成“晶體”的病毒能重新激活？等等, 對(duì)這些大眾關(guān)切的問(wèn)題, 科學(xué)家很難給出統(tǒng)一的確定性答案。又譬如一些科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)證明空氣中不會(huì)傳播病毒, 可世界衛(wèi)生組織很快確認(rèn)病毒能在空氣中傳播。

之所以出現(xiàn)這些問(wèn)題, 蓋因?yàn)槿藗儗?duì)病毒所知甚少, 認(rèn)識(shí)還很膚淺。特別是缺少用學(xué)科交叉融合的通盤思維去證明、去認(rèn)定、去探索、去解釋, 多是一些實(shí)驗(yàn)性、相對(duì)性的偏面認(rèn)識(shí)見(jiàn)諸報(bào)端。醫(yī)學(xué)家習(xí)慣于對(duì)癥下藥、治病救人, 但對(duì)“無(wú)癥狀”怎么治, 用什么藥能夠殺死病毒？基本上愛(ài)莫能助; 生物學(xué)家往往只關(guān)注“生命狀態(tài)”, 但對(duì)“非生命狀態(tài)”研究不足, 甚至所知甚少; 化學(xué)家容易關(guān)注所有化學(xué)元素的存在, 不太考慮有機(jī)大分子與無(wú)機(jī)小分子的相互影響; 海洋學(xué)家、地質(zhì)學(xué)家過(guò)于關(guān)注病毒形成演化的自然條件, 而忽視對(duì)病毒本身特殊機(jī)理的深刻認(rèn)識(shí)。因此, 回答病毒是什么這一基本問(wèn)題需要醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)、地學(xué)、海洋科學(xué)的進(jìn)一步深度融合、相互認(rèn)證, 才有可能給出客觀、公正、全面的理解和回答。

根據(jù)迄今的研究, 籠統(tǒng)地說(shuō), 病毒是一類最原始、最簡(jiǎn)單、最微小的“非細(xì)胞形態(tài)”、“半生命狀態(tài)”的微生物。

所謂“最原始”是指病毒可能在“天地玄黃、宇宙洪荒”的時(shí)候就出現(xiàn)了, 可以認(rèn)為它是生命的端點(diǎn)、是生命演化的起點(diǎn)。同位素測(cè)年揭示, 我們生活的地球形成于距今45.67億年前, 這一結(jié)果已得到世界地質(zhì)學(xué)家的公認(rèn)。病毒可能在距今40億年左右就出現(xiàn)在古老的原始海洋中。相對(duì)于人類出現(xiàn)不超過(guò)400萬(wàn)年的來(lái)說(shuō), 人類簡(jiǎn)直太年輕了, 病毒的出現(xiàn)在時(shí)間尺度上可能比人類至少早100倍！

所謂“最簡(jiǎn)單”是指病毒的身體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)直太簡(jiǎn)單了, 比最簡(jiǎn)單的“原核”單細(xì)胞還簡(jiǎn)單, 甚至連個(gè)完整的細(xì)胞都算不上。就是一段相當(dāng)不完整的遺傳物質(zhì), 有些只含幾個(gè)基因, 只含一種核酸(DNA或RNA), 外面又罩了一層蛋白質(zhì)外殼。僅此而已, 別無(wú)他物！既沒(méi)有細(xì)胞核, 也分不出細(xì)胞質(zhì), 連細(xì)胞膜也沒(méi)有, 罩在外面的蛋白外殼充其量算作“界膜”！

所謂“最微小”是指病毒的個(gè)頭太微小了。一般動(dòng)植物的細(xì)胞就大小來(lái)說(shuō)是微米量級(jí), 包括人體的紅血球、白血球、各類細(xì)胞, 雖然大小差異很明顯, 但主體上是微米量級(jí)。各類微生物, 譬如細(xì)菌, 雖然各個(gè)種屬大小明顯差異, 但籠統(tǒng)地說(shuō), 也是微米量級(jí)?？刹《颈人麄冃〉枚? 總體上屬于“納米”量級(jí)。由于其體積出奇的小, 其穿透侵入能力就非常強(qiáng)大, 各類生物膜都很難抵擋。

正因?yàn)椴《揪邆溥@3大特點(diǎn), 從生理上就表現(xiàn)為“非細(xì)胞”、“半生命”狀態(tài)。病毒是由一個(gè)核酸長(zhǎng)鏈和蛋白質(zhì)外殼構(gòu)成, 沒(méi)有自身的代謝機(jī)構(gòu), 沒(méi)有酶系統(tǒng)[1]。因此病毒離開(kāi)了宿主細(xì)胞, 就成了沒(méi)有任何生命活動(dòng)、也不能獨(dú)立自我繁殖的化學(xué)物質(zhì)。它的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、和轉(zhuǎn)譯的能力都是在宿主細(xì)胞中進(jìn)行, 當(dāng)它進(jìn)入宿主細(xì)胞后, 把自己的基因和蛋白質(zhì)注入宿主細(xì)胞, 把宿主細(xì)胞變成自己復(fù)制的“代工廠”, 利用宿主細(xì)胞中的物質(zhì)和能量完成自己的生命活動(dòng), 按照自己的核酸所包含的遺傳信息復(fù)制、產(chǎn)生新一代病毒, 或者融合、修飾、改造宿主細(xì)胞的遺傳信息引起基因突變[2]。

由此可見(jiàn), 病毒連個(gè)完整的細(xì)胞都沒(méi)有, 不能養(yǎng)活自己, 自身沒(méi)有新陳代謝, 也不能自我繁殖, 從這種意義上說(shuō), 病毒不能算“生物”, 起碼離開(kāi)宿主的病毒不能算作生命狀態(tài)。

狹義的生物病毒只能是一種具有獨(dú)特的遺傳因子, 利用宿主細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)自主地復(fù)制自身的DNA或RNA、蛋白質(zhì)等生命組成物質(zhì)的微小生命體。而廣義的病毒復(fù)雜得多, 包括擬病毒、類病毒和病毒粒子, 其中擬病毒和類病毒僅是一條簡(jiǎn)單的ssRNA鏈, 病毒粒子是一種類似酶的蛋白分子[2]。因此生物病毒很難有一個(gè)明確的、清晰的定義。

根據(jù)宿主特征, 病毒又可分為植物病毒、動(dòng)物病毒和微生物病毒。從自身結(jié)構(gòu)上還可分為單鏈DNA病毒和雙鏈DNA病毒[2]。

2 病毒到底在哪里

病毒到底在哪里？答案在大自然中。離開(kāi)宿主的病毒就像灰塵一樣, 甚至粒徑比灰塵還小, 在大自然中隨風(fēng)飄揚(yáng), 隨水流動(dòng), 無(wú)處不在, 無(wú)時(shí)不在。這次新型冠狀病毒來(lái)勢(shì)洶洶, 由于認(rèn)知程度非常低, 開(kāi)始階段對(duì)于其來(lái)自何方、藏身何處, 各國(guó)科學(xué)家眾說(shuō)紛紜, 莫衷一是。來(lái)自蝙蝠()？來(lái)自哺乳動(dòng)物？來(lái)自實(shí)驗(yàn)室？來(lái)自三文魚(yú)()？等等, 捕風(fēng)捉影, 有一說(shuō)二。隨著研究進(jìn)展, 科學(xué)家不再懷疑新冠病毒來(lái)自大自然！因?yàn)樵絹?lái)越多的證據(jù)揭示, 在廢水中、在空氣中、在冰凍肉食中、在動(dòng)物活體內(nèi)都能找到新型冠狀病毒。因此質(zhì)疑病毒在哪里已沒(méi)有真正的科學(xué)意義, 而需要集中精力研究病毒如何傳染人？如何進(jìn)一步激活人體抵抗病毒的能力。

2000年, 墨西哥奈卡山脈礦山開(kāi)采中, 在地下300 m處突然挖到了一個(gè)巨大的天然水晶洞, 長(zhǎng)約30 m、寬約9 m, 里面充滿了含有礦物質(zhì)的水, 洞邊緣長(zhǎng)出了巨大的水晶體。地質(zhì)學(xué)家觀測(cè)表明該洞為巖漿冷凝形成的“晶洞”, 大概形成于距今2 600萬(wàn)年前, 生物學(xué)家居然從“熱水”中檢測(cè)出大量病毒[1], 每滴水里達(dá)2億個(gè)之多！這個(gè)水晶洞從來(lái)沒(méi)暴露在大自然中, 從來(lái)沒(méi)接觸過(guò)地面生物, 甚至與生物圈都沒(méi)有任何關(guān)系, 這些病毒來(lái)自何方？

2003年, 法國(guó)學(xué)者[1]從空調(diào)冷卻塔廢水中發(fā)現(xiàn)了擁有1 059個(gè)基因的病毒新種, 創(chuàng)造了病毒基因數(shù)量的記錄。2014年, 法國(guó)研究人員解凍了凍結(jié)3萬(wàn)年之久的西伯利亞凍土, 發(fā)現(xiàn)了目前體積最大的巨型病毒, 這些病毒足有1.5 μm長(zhǎng)。

1986年, 美國(guó)紐約州立大學(xué)的研究人員[1]發(fā)現(xiàn)每升海水中竟含有多達(dá)1 000億個(gè)病毒顆粒。2019年, 一個(gè)國(guó)際小組對(duì)海洋中病毒生態(tài)群落進(jìn)行了較大規(guī)模調(diào)查, 鑒別出了近20萬(wàn)種海洋病毒, 而且發(fā)現(xiàn)病毒多樣性的熱點(diǎn)在北冰洋[3]。

病毒在人體中是否長(zhǎng)期存在？科學(xué)研究揭示, 生物菌群可以一直駐扎在人體中, 特別是腸道細(xì)菌群落簡(jiǎn)直形成了一個(gè)特殊的微觀世界, 對(duì)人體健康甚至大腦思維發(fā)揮著重要作用。但人體中是否也駐扎著病毒群落？過(guò)去人們一直認(rèn)為不可思議, 2009年, 美國(guó)科學(xué)家從人體痰液中分離出若干DNA片段, 證明有些片段來(lái)自病毒。進(jìn)一步研究揭示[1], 人體的肺里平均駐扎了174種病毒。由此可見(jiàn), 病毒, 甚至病毒群落在人體中是客觀存在的。

綜上所述, 足以說(shuō)明病毒無(wú)處不在、無(wú)時(shí)不在。從小小的微生物到體積龐大的哺乳動(dòng)物; 從低等微型海洋藻類到茂密的山林參天大樹(shù); 從陸地野生花草到農(nóng)田種植作物; 從撒哈拉大沙漠的沙土到南極洲冰蓋下的暗藏冰湖, 都有病毒存在的蹤跡。

病毒相對(duì)于人類來(lái)說(shuō), 在與人的接觸或在人體中, 可能會(huì)以污染、攜帶、感染、傳染等多種形式出現(xiàn)。

所謂“污染”是指病毒以“顆?！毙螒B(tài), 像灰塵一樣玷污了人的衣服、頭發(fā)、皮膚等, 但病毒并沒(méi)有以生命形態(tài)進(jìn)入人體。所謂“攜帶”就是病毒駐扎在人體內(nèi), 像細(xì)菌一樣與人體共生共存。所謂“感染”是指病毒進(jìn)入了人體細(xì)胞內(nèi), 進(jìn)行了復(fù)制致使數(shù)量增加, 病毒核酸檢測(cè)呈“陽(yáng)性”, 有些人群出現(xiàn)生病癥狀, 有些人無(wú)明顯癥狀, 成為無(wú)癥狀感染者。所謂“傳染”就是病毒不但進(jìn)入人體細(xì)胞內(nèi), 借助人體細(xì)胞大量繁殖分裂, 造成人體細(xì)胞破壞, 而且還能傳染他人。

3 病毒的影響

一提到病毒, 馬上令人談虎色變, 因?yàn)閺囊婚_(kāi)始就被“污名”化了, 認(rèn)為病毒就是天生害人的, 而且堪稱是人類最危險(xiǎn)的“敵人”。毋庸置疑, 病毒傳播、制造疾病, 對(duì)人類健康造成極大的危害, 能一次性致死成百萬(wàn)、甚至上千萬(wàn)人。1918年不堪回首的一場(chǎng)“西班牙”大流感, 導(dǎo)致全世界約5億人患病, 約占全球人口的1/3, 死亡人數(shù)達(dá)5 000多萬(wàn), 可能比整個(gè)第一次世界大戰(zhàn)死亡人數(shù)還要多。

根據(jù)目前的認(rèn)知水平, 估計(jì)自然界病毒總數(shù)可能超過(guò)100萬(wàn)種, 而且還在不斷增加, 因?yàn)椴《咀钌瞄L(zhǎng)變異, 會(huì)借助宿主細(xì)胞而不斷創(chuàng)造病毒變異體。人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)的大概有20萬(wàn)種[3]。從總量來(lái)說(shuō), 大多數(shù)、甚至絕大多數(shù)病毒對(duì)人體無(wú)害, 而且對(duì)自然環(huán)境、對(duì)生態(tài)系統(tǒng)、對(duì)人體健康有重要作用。

3.1 病毒是生命起源的界限

既然病毒無(wú)處不在、無(wú)時(shí)不在, 那究竟來(lái)自何方？根據(jù)目前的研究, 作為推測(cè), 只能說(shuō)病毒起源于原始的海洋中[3]。因?yàn)楹Ｋ鄬?duì)于地球來(lái)說(shuō)與生俱來(lái), 40億年前的地球表面可能沒(méi)有陸地, 只有一個(gè)“泛大洋”, 那時(shí)的地球是真正的“水球”。所謂“泛大陸”, 包括人們耳熟能詳?shù)摹皩呒{古陸”、“勞雅古陸”等陸地的出現(xiàn), 可能都是后來(lái)的事情。

根據(jù)目前的研究水平和認(rèn)知能力, 地球上在病毒出現(xiàn)之前應(yīng)該不可能有任何生命痕跡。因此, 病毒是生命與非生命之間的界限, 是無(wú)機(jī)碳轉(zhuǎn)為有機(jī)碳的起始點(diǎn), 是無(wú)機(jī)碳進(jìn)入生物圈的標(biāo)志, 是地球上一切生命的祖先。因此, 病毒的出現(xiàn)可能是地球演化史上最重要的里程碑, 病毒把無(wú)機(jī)物的原始地球罩上了有機(jī)物的“生物圈”。

3.2 病毒是基因傳遞的使者

病毒最微小的體積、最簡(jiǎn)單的身體結(jié)構(gòu)和不完整的遺傳物質(zhì)片段賦予了他基因傳遞、搬運(yùn)、重組、修飾的特殊技能, 它幾乎能穿越所有的生物膜, 它能毫不費(fèi)力地進(jìn)入其他生物體的細(xì)胞核。病毒借助宿主細(xì)胞的能量一方面迅速自我復(fù)制繁殖; 另一方面, 通過(guò)自身遺傳物質(zhì)片段的改造重組, 實(shí)現(xiàn)變異, 而產(chǎn)生新的病毒。同時(shí)病毒的遺傳物質(zhì)片段又不斷地與宿主基因組發(fā)生作用, 不斷地融合、修飾、重組、改造宿主的基因組, 引起基因變異, 誕生新的生命。病毒就像蜜蜂傳遞花粉一樣, 不停地穿梭于各類宿主細(xì)胞之間, 把DNA從一個(gè)物種搬運(yùn)到另一個(gè)物種, 不停地為生物演化提供新的遺傳材料。

病毒攜帶不完整的基因片段在物種之間穿梭, 對(duì)地球上的生命演化產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。隨著研究的深入, 科學(xué)家已經(jīng)認(rèn)識(shí)到大多數(shù)細(xì)菌的基因組來(lái)自病毒; 哺乳動(dòng)物胎盤的“合胞素”源于內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒感染; 不少宿主的細(xì)胞發(fā)生“癌變”是因?yàn)槟孓D(zhuǎn)錄病毒的遺傳物質(zhì)作祟。特別是曠日持久的“造物主”與“進(jìn)化論”的口誅筆伐, 兩千多年眾說(shuō)紛紜, 莫衷一是。如果充分考慮到病毒對(duì)宿主基因的傳遞和改造作用, 就有可能給出比較合理的解釋！

凡此種種, 可以說(shuō), 病毒是基因傳遞的使者、是生命演化的工具。一方面病毒通過(guò)基因改造可誘發(fā)宿主細(xì)胞發(fā)生癌變; 另一方面病毒又造福生態(tài)系統(tǒng)而功不可沒(méi)。簡(jiǎn)單地說(shuō), 病毒一方面不斷提供新生命的遺傳材料; 另一方面又是破壞生命的毒液, 因此是創(chuàng)造與毀滅的完美結(jié)合。

3.3 病毒是生態(tài)環(huán)境的橋梁

所謂生態(tài)環(huán)境是指適合生命存在的自然環(huán)境。首先是要具備構(gòu)成生命所必須的物質(zhì)基礎(chǔ), 就是通常所說(shuō)的生命元素！譬如: 氧、氫、碳、氮、磷、硫, 恰恰這些元素是海洋中的常量元素, 而且海水與人體的常量元素配比基本一致！海水中蘊(yùn)藏了80多種元素, 包括人體中的金屬元素和其他微量元素在內(nèi), 在海水中都能找到對(duì)應(yīng)的含量。這就有力地回答了為什么生命起源于海洋, 而不是起源于陸地上的江河湖泊。因?yàn)殛P(guān)鍵是“鹽”, 是這些生命元素！而淡水中沒(méi)有這些元素。因此與其說(shuō)生命源于水, 倒不如說(shuō)生命源于“鹽”。由此可見(jiàn), 水和鹽是生態(tài)環(huán)境的第一需要。

其次是有機(jī)氧和有機(jī)碳。水是氫和氧的化合物, 海水中存在大量的“氧”離子, 但不能滿足用肺呼吸的動(dòng)物需要。巖石泥土中含有大量的“碳”, 但屬無(wú)機(jī)碳, 不能直接構(gòu)成生命的有機(jī)碳鏈大分子。這其中的轉(zhuǎn)化就依賴病毒的作用, 或者說(shuō)依賴原始的低等生命, 包括病毒、細(xì)菌、微型藻類的共同作用。譬如海洋聚球藻()是海洋中面大量廣的原始微型藻類, 幾乎包攬了全球約1/4的光合作用。但對(duì)海洋聚球藻的DNA分析表明, 其捕捉光子的蛋白編碼基因源于病毒[1]。同時(shí)科學(xué)家也在海洋中發(fā)現(xiàn)了攜帶光合作用基因的自由漂浮病毒。由此可推測(cè)病毒可能創(chuàng)造了光合作用, 締造了原始的生態(tài)環(huán)境。

海洋中病毒的強(qiáng)大在于其數(shù)量巨大、傳播性極強(qiáng)。病毒能迅速殺死大量微生物, 隨之而來(lái)的是每天約有10億噸“有機(jī)碳”被釋放到海洋中[1]。這些重獲自由的有機(jī)碳會(huì)成為新的養(yǎng)料而哺育更多的微生物, 如此循環(huán)往復(fù)就打造了生命所必須的富含“有機(jī)碳”的生態(tài)環(huán)境。

最后是大型哺乳動(dòng)物的出現(xiàn)需要特定的生態(tài)環(huán)境, 這也可能是病毒的功勞, 可能是病毒使大型動(dòng)物由“卵生”變成“胎生”, 從而在新生代造就了哺乳動(dòng)物。眾所周知, 地球演化進(jìn)入了中生代, 一大批大型動(dòng)物開(kāi)始出現(xiàn), 無(wú)論是會(huì)飛的始祖鳥(niǎo), 還是會(huì)奔跑的恐龍, 都是卵生。盡管恐龍如何“孵蛋”至今沒(méi)人能說(shuō)清楚, 如何解釋恐龍蛋化石與恐龍龐大軀體的比例也是難題, 但對(duì)其靠“卵生”實(shí)現(xiàn)自我繁殖似乎確信無(wú)疑。但進(jìn)入新生代, 大型哺乳動(dòng)物出現(xiàn)在地球上, 出現(xiàn)了由“卵生”到“胎生”的跨越式演化。而實(shí)現(xiàn)這一華麗轉(zhuǎn)身的根本是“胎盤”的出現(xiàn), 但發(fā)育胎盤關(guān)鍵靠“合胞素”。而“合胞素”的形成得益于病毒的作用！大約距今1億年左右, 哺乳動(dòng)物的祖先被一種內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒感染, 獲得了最早的“合胞素”蛋白, 創(chuàng)造了最早的“胎盤”, 使哺乳動(dòng)物能夠通過(guò)“胎生”出現(xiàn)在地球上[1]。嗣后, 哺乳動(dòng)物可能在演化過(guò)程中又被其他內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒多次感染, 使“合胞素”編碼蛋白性狀更佳, 從而不斷實(shí)現(xiàn)更新?lián)Q代, 進(jìn)一步形成了哺乳動(dòng)物大家族。

3.4 病毒是各類細(xì)菌的殺手

病毒是自然界數(shù)量最大的天然“噬菌體”, 是各類細(xì)菌的天然殺手。特別是海洋中, 每1秒內(nèi), 病毒能向其他微生物發(fā)起至少10萬(wàn)億次進(jìn)攻, 每天能殺死整個(gè)海洋中約30%的細(xì)菌[1]。正因?yàn)椴《緦?duì)以細(xì)菌為代表的海洋微生物的天然滅殺, 才維持了海洋中的微生態(tài)平衡。在殺滅細(xì)菌的同時(shí), 病毒借助細(xì)菌的細(xì)胞能量而實(shí)現(xiàn)大量自我繁殖, 使更多的“噬菌體”加入滅菌隊(duì)伍。

自古人體小宇宙, 在這個(gè)“小宇宙”中微生態(tài)平衡至關(guān)重要。腸道菌群的平衡甚至直接影響著人的精神和大腦！但如何完成和維持這種平衡, 病毒作為“噬菌體”發(fā)揮著重要作用。而且在人類歷史上, 在抗菌素出現(xiàn)之前, 利用病毒治療病菌感染的成功例子屢見(jiàn)不鮮。第一次世界大戰(zhàn)中, 有些部隊(duì)士兵中流行的痢疾、霍亂、甚至鼠疫都是靠“噬菌體”成功控制的。

有些科學(xué)家使用“病毒”來(lái)描述那些在真核生物中傳播和感染的生物; 使用“噬菌體”或“吞噬體”來(lái)描述那些在原核生物間傳播的生物。但生物病毒不管是烈性噬菌體還是溫和型噬菌體, 都是利用細(xì)菌細(xì)胞得以復(fù)制繁殖, 利用細(xì)菌細(xì)胞的核苷酸和氨基酸來(lái)自主地合成自身的一些組件, 裝配下一代個(gè)體。

雖然生物病毒會(huì)給人類帶來(lái)一定的益處, 利用噬菌體可以治療一些細(xì)菌感染; 利用昆蟲(chóng)病毒可以治療、預(yù)防一些農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害等, 但有害的生物病毒卻危害極大, 例如新型冠狀病毒、埃博拉病毒()、艾滋病病毒(Human immunodeficiency virus, HIV)等, 給人類帶來(lái)巨大的生命危險(xiǎn); 禽流感病毒(Avian Influenza Virus, AIV)、虹彩病毒()、白斑桿狀病毒(White spot baculovirus, WSBV)等會(huì)帶來(lái)養(yǎng)殖病害; 煙草花葉病毒(), 馬鈴薯Y病毒()等給種植業(yè)帶來(lái)巨大損失。

4 如何應(yīng)對(duì)有害病毒

病毒是一個(gè)龐大的家族, 整個(gè)種群數(shù)量可能超過(guò)一百萬(wàn)種, 真正對(duì)人類造成重大災(zāi)害的不過(guò)幾十種, 不到總量的萬(wàn)分之一, 應(yīng)該說(shuō)絕大多數(shù)對(duì)人畜無(wú)害。因此, 沒(méi)有必要一提“病毒”二字, 就毛骨悚然, 必欲除之而后快。而是需要以冷靜的心態(tài), 科學(xué)應(yīng)對(duì)有害病毒; 科學(xué)利用有益病毒; 科學(xué)處置無(wú)害病毒。

迄今, 全世界抗擊新型冠狀病毒的實(shí)踐證明了一個(gè)嚴(yán)酷的現(xiàn)實(shí), 最有效的辦法是“躲”而不是“斗”, 是“逃避”而不是“進(jìn)攻”, 是阻斷傳播而不是正面肉搏！徹底地“隔離”、果斷地切斷傳播渠道, 是抗擊病毒最有效的成功之道。

研發(fā)疫苗和篩選有效藥物可能是遏制病毒的后續(xù)主要途徑。當(dāng)年通過(guò)接種牛痘疫苗戰(zhàn)勝“天花”病毒就是人類歷史上最偉大的勝利。但疫苗研制程序復(fù)雜, 需要時(shí)間, 首期疫苗肯定落后于疫情蔓延。當(dāng)年SARS疫苗的推出用了一年半的時(shí)間, 當(dāng)疫苗問(wèn)世時(shí), “非典”疫情早已得到了控制。所以, 疫苗研制只能作為近期目標(biāo), 不能代替應(yīng)急處置。況且有些病毒變異很快, 往往是疫苗問(wèn)世了, 病毒變異了, 又需要重新研制新的疫苗。

戰(zhàn)勝病毒最終靠的是人體自身的免疫系統(tǒng)。有些人免疫系統(tǒng)健康、強(qiáng)勁、敏感, 就能迅速反應(yīng), 及時(shí)識(shí)別病毒, 把入侵的病毒消滅在萌芽之中, 從而表現(xiàn)出“百毒難侵”。因此提升人體免疫能力是抗擊疫情的未來(lái)戰(zhàn)略目標(biāo)。

那么, 如何提升免疫能力？可能海洋“鹽鹵”具有不可替代的功能[4]！海洋在全球范圍內(nèi)調(diào)控生態(tài)、滋養(yǎng)生命、影響經(jīng)濟(jì)、孕育文明?？v觀林林總總的海洋生物, 與陸地生物相比, 無(wú)不表現(xiàn)出很強(qiáng)的抑菌抗毒特性。海洋植物以大型藻類為代表, 顯示出天然阻燃、天然殺菌抗毒、天然放射性屏蔽[4]。海洋動(dòng)物, 無(wú)論是掠食性或?yàn)V食性、肉食性或草食性、底棲或游泳, 幾乎沒(méi)發(fā)現(xiàn)過(guò)因病毒傳播而造成的全球性“疫情”, 甚至“癌癥”患者也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于陸地動(dòng)物。這一切, 不得不考慮鹽鹵的作用。

根據(jù)目前的研究, 可以說(shuō), 海洋中的病毒總體上對(duì)人體無(wú)害。而當(dāng)有些病毒脫離了“鹽鹵”環(huán)境, 上陸進(jìn)入新的大氣環(huán)境之后, 可能借助若干“中間宿主”的陸地動(dòng)物, 經(jīng)過(guò)若干次變異, 最終演變成了對(duì)人類“有害”的病毒。

鹽是百味之祖、化工之母、生命之源。標(biāo)準(zhǔn)海水具有恒定的鹽度值。作為人體, 有機(jī)質(zhì)的肉體可大可小, 但11‰的鹽度基本恒定, 這就是生理鹽水的標(biāo)準(zhǔn)[5]。如果高于或低于這一標(biāo)準(zhǔn), 人體的各個(gè)器官就難以正常運(yùn)轉(zhuǎn), 體內(nèi)的各種生物膜也難以承受。

鹽在人體中到底起到什么作用？作為無(wú)機(jī)物的小分子與人體有機(jī)質(zhì)大分子的相互作用機(jī)理是什么？人體的信號(hào)傳遞中“鹽”發(fā)揮了什么作用？人的意念與鹽有什么關(guān)系？甚至鹽與大腦的發(fā)育、肌肉的興奮是什么關(guān)系？還基本上是未知數(shù)。但目前的科學(xué)研究揭示, 人體免疫系統(tǒng)與鹽的關(guān)系十分密切[5]。

人類的生活條件越來(lái)越好, 但越來(lái)越多的“現(xiàn)代病”成為“常態(tài)”, 其中“精鹽”可能是主要元兇。之前全世界范圍內(nèi)幾乎都吃“粗鹽”, 就是直接食用海洋“原鹽”, 其中氯化鈉含量大致在85%~87%[6], 其余的則是鉀、鈣、鎂、鍶等無(wú)機(jī)元素, 基本上維持了人體的金屬元素平衡。但今天的“精鹽”, 主要是通過(guò)礦鹽重結(jié)晶、或者通過(guò)離子交換膜生產(chǎn)的“離子鹽”, 氯化鈉含量幾乎達(dá)到100%, 造成了“一鈉獨(dú)高”, 鉀、鈣、鎂、鍶等金屬元素嚴(yán)重缺失。本來(lái)人體的金屬元素配比與海水基本一致, 而“精鹽”破壞了這種配比平衡, 造成了“高鈉”而非“高鹽”, 特別是鈉/鉀配比、鈣/鎂配比的失衡使免疫細(xì)胞失去了應(yīng)有的活力。

分子生物學(xué)研究證明[5], 鉀、鎂元素主要在細(xì)胞核內(nèi), 鈉、鈣元素主要在細(xì)胞核外, 一旦鉀、鎂元素缺失, 鈉、鈣元素必然會(huì)乘虛進(jìn)入細(xì)胞核, 從而導(dǎo)致細(xì)胞功能紊亂, 喪失了免疫功能, 為有害病毒的入侵打開(kāi)了方便之門。由此可見(jiàn), 海洋鹽鹵可能是提升免疫力、從根本上抗擊有害病毒的新型“健康產(chǎn)品”。

目前, 國(guó)際學(xué)術(shù)界公認(rèn)鹽鹵礦物組分與人類健康密切相關(guān)。日本、以色列等國(guó)家對(duì)鹽鹵的應(yīng)用研究已有幾十年的歷史[6], 目前已形成了以濃縮海洋鹽鹵為特色的若干保健產(chǎn)品。中國(guó)目前對(duì)該領(lǐng)域的研究尚處于起步階段, 亟需揭示鹽鹵與健康的科學(xué)規(guī)律, 從細(xì)胞層面查明鹽鹵有效抑制病毒入侵機(jī)理。

鹽鹵資源能有效解決當(dāng)今人類因“元素失衡”而帶來(lái)的免疫系統(tǒng)弱化, 鹽鹵產(chǎn)業(yè)服務(wù)人類健康, 有可能成為繼合成藥、生物藥之后的第三大新型“藥源”。鹽鹵產(chǎn)業(yè)與未來(lái)的“健康中國(guó)”息息相關(guān)。

因此, 從國(guó)家政策層面上, 修改食用鹽的標(biāo)準(zhǔn), 徹底改變“鹽”就是單純“氯化鈉”的習(xí)慣認(rèn)識(shí); 從產(chǎn)業(yè)層面上, 推出“粗鹽”代替“精鹽”的產(chǎn)品結(jié)構(gòu); 從“藥食同源”的角度, 推出“天然鹽”替代“離子鹽”的政策措施。簡(jiǎn)單地說(shuō), 就是通過(guò)聚集海洋元素精華的“濃縮鹽鹵”代替單純的“精鹽”, 從而達(dá)到提升人體免疫力、有效抗擊有害病毒的目的。

中國(guó)海鹽產(chǎn)業(yè)歷史悠久、規(guī)模龐大。渤海沿岸是國(guó)內(nèi)外著名的鹽鹵產(chǎn)業(yè)密集區(qū)。黃海之濱, 特別是蘇北沿海, 具有廣袤的地下鹵水資源, 自古也以盛產(chǎn)“原鹽”馳名中外。但上千年來(lái), 以資源型、原料型的“鹽、堿、溴”出口上市, 今天需要實(shí)現(xiàn)以“健康產(chǎn)業(yè)”為目標(biāo)的“顛覆性”轉(zhuǎn)型升級(jí)。也就是以鹵水資源高效利用為目標(biāo), 打造新型健康產(chǎn)業(yè)集群。

鹽鹵具有天然阻燃、殺菌抗毒、放射性屏蔽、凝固蛋白質(zhì)、吸附固化粉塵等特殊功能[6], 而且基本上對(duì)人體無(wú)害。為實(shí)現(xiàn)鹵水資源功能化應(yīng)用, 以人體“補(bǔ)鉀降鈉”為主攻方向, 著重研發(fā)鹽鹵元素在增強(qiáng)人體免疫功能、現(xiàn)代病預(yù)防、亞健康人群、區(qū)域性微量元素缺乏、精神智力等領(lǐng)域的針對(duì)性應(yīng)用。打通鹵水健康產(chǎn)業(yè)鏈, 發(fā)展鹵素藥物, 創(chuàng)建集醫(yī)療衛(wèi)生、日化洗化、功能食品、健康服務(wù)為一體的現(xiàn)代新興海洋健康產(chǎn)業(yè)體系。

[1] 劉旸. 病毒星球[M]. 南寧: 廣西師范大學(xué)出版社, 2019. Liu Yang. Planet of viruses[M]. Nanning: Guangxi Normal University Press, 2019.

[2] 姜莉, 李奇涵. 病毒學(xué)概覽[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2006. Jiang Li, Li Qihan. How pathogenic viruses work[M]. Beijing: Chemical Industry Press, 2006.

[3] 唐鳳. 海洋, 病毒之家[N]. 中國(guó)科學(xué)報(bào), 2019-04-29. Tang Feng. Ocean, home of viruses[N]. China Science Daily, 2019-04-29.

[4] 李乃勝, 徐興永. 做強(qiáng)海洋鹽鹵業(yè), 助力打造“健康中國(guó)”[N]. 中國(guó)自然資源報(bào), 2020-03-31. Li Naisheng, Xu Xingyong. Developing brine industry and promoting the health China[N]. China Natural Resouses Daily, 2020-03-31.

[5] 李乃勝. 經(jīng)略海洋2018[M]. 北京: 海洋出版社, 2019: 199-212. Li Naisheng. Through the Sea 2018[M]. Beijing: Ocean Press, 2019: 199-212.

[6] 李乃勝. 經(jīng)略海洋2019[M]. 北京: 海洋出版社, 2019: 331-339. Li Naisheng. Through the Sea 2019[M]. Beijing: Ocean Press, 2019: 331-339.

Virus and its relationship with the ocean by a natural thought

LI Nai-sheng

(Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266071, China)

virus; micro-ecology; marine brine, element balance of human body

The worldwide epidemic caused by the coronavirus disease 2019 (COVID-19) has deeply affected the human population. More than ten million infections along with a heavy toll of deaths (in hundreds or thousands) have been reported across the world. It has been one of the most serious events in the human history. Research works have also revealed that scientists/researchers around the world know very little about the virus. Up until now, there has not been enough scientific knowledge and methods to deal with the COVID-19. The virus may have been formed in the ocean and existed everywhere and anytime. On one hand, the virus severely harms the people’s health. On the contrary, it is also a very important part of the natural world, even existing inside the body of humankind. The virus is the beginner of lives, deliverer of genes, bridge between environment and living organism, and a natural enemy of bacteria. The fight against the virus in humans begins with stalling its spread. Then comes the development of the vaccine and finally the improvement of the immunity of humans. The marine brine maybe the best way to improve an individual’s immunity according to the principle of element balance inside the human body.

Aug. 8, 2020

2020-08-08;

2020-08-26

李乃勝(1957-), 男, 山東濰坊人, 國(guó)際歐亞科學(xué)院院士(中國(guó))院士, 主要從事海洋地質(zhì)學(xué)與海洋科技戰(zhàn)略究, E-mail: nshli@qdio.ac.cn

Q939.4

A

1000-3096(2020)12-0116-07

10.11759/hykx20200808001

(本文編輯: 譚雪靜)