新知文库143 病毒 是敌人 更是朋友

说到病毒，很多人谈虎色变，避之唯恐不及。但是你知道吗？如果没有病毒，我们也许根本无法生存！本书围绕“病毒是人类古老的祖先吗”“““”“生命的起源可以再现吗”“““”“病毒是否有视力”“““”“病毒会导致癌症吗”““““”“家里病毒多的地方在哪儿”“”“病毒都干了哪些惊天动地的大事”等引人入胜的话题展开讨论。作者以自己的工作经历现身说法，向我们展现了一个全新的、出乎意料的病毒世界，并提出了独树一帜的见解，读来十分生动有趣。

卡琳·莫林，德国人，国际知名病毒学专家。早年从事核物理学研究，于1969年在美国加州大学伯克利分校转而学习分子生物学。曾在世界的德国马普所（图宾根）和马普分子遗传学研究所（柏林）从事逆转录病毒和艾滋病、病毒致癌基因和癌症的研究。1993年被任命为瑞士苏黎世大学医学病毒学研究所所长兼教授，参与苏黎世大学医院的诊断、教学及科研工作。迄今共发表了250余篇学术论文，其中一些被国际科学刊物如《自然》《科学》等发表。

章：病毒：并非你所想象

病毒——一个成功的故事

大爆炸之后

替代亚当和夏娃

初的生命是病毒

历史回顾

水手和结绳

病毒有生命吗

第二章：病毒如何致病

病毒书写历史

以艾滋病病毒为例

柏林病人和密西西比婴儿——治愈艾滋病？

还没有HIV疫苗？

“裸露DNA”

充当“女性避孕套”的杀菌剂

诱导HIV“自杀”

HIV的起源和未来

第三章：逆转录病毒和永生

逆转录酶——我的个人回顾

用作分子剪刀的RNase H酶

RNase H酶和胚胎

端粒酶和永生

病毒成了细胞核？

用病毒来检测病毒——聚合酶链式反应

第四章：病毒与癌症

疯狂的袋獾

逆转录病毒的致癌基因

肉瘤传奇

没有病毒却有致癌基因——矛盾吗

病毒和癌症

离奇的致命性

病毒是研究癌症的老师

Myc蛋白和反应堆事故

肿瘤抑制和车祸

转移——细胞如何学会逃跑

组和组学

完全不同的癌症？

23andMe——我会得乳腺癌吗

病毒和前列腺癌

第五章：不致病的病毒

充满病毒的海洋

噬菌体——感染细菌的病毒

画家的外套和科学家的日记

我们并不孤独

剖腹产、母乳和“寿司基因”

病毒减缓全球变暖和免除人类“下蛋”

充满黄蜂基因的病毒——还是病毒吗

朊病毒——没有基因的病毒

第六章：和细胞一样“巨大”

感染藻类的巨型病毒和波罗的海游泳禁令

会挠痒痒的阿米巴虫病毒

斯普特尼克——病毒的病毒

超特大号病毒——潘多拉病毒

两项吉尼斯世界纪录：细胞中的病毒

病毒有视觉吗

喜欢咸热的古细菌

第七章：化石一样的病毒

被遗传的病毒

从DNA中重生的“凤凰”

考拉是如何在致命病毒中活下来的

新的研究课题

残缺的病毒

病毒导致了癌症还是造就了天才

谁创造了DNA——病毒吗

“门德尔夫人”的玉米

有毒的玩具和刺鼠的表观遗传学

睡美人、古代的鱼、鸭嘴兽和锦鲤

有空隙的围栏

用“ENCODE”来了解“垃圾DNA”

第八章 病毒：我们古老的祖先

初的是RNA

先有鸡还是先有蛋——都不是！

类病毒是个病毒吗

类病毒——目不识丁的全能手

环形RNA

核糖体是核酶：病毒可以制造蛋白质！

三叶草的叶子

作为分子伴侣的蛋白质

从马铃薯到肝脏

烟草花叶病毒

“辣椒酱”里的病毒和我的苹果树

郁金香狂热：个由病毒引起的金融危机

德国马克上的梅里安

第九章：病毒和抗病毒防御

快速和缓慢的防守

沉默基因没有颜色

细菌中可遗传的免疫系统——那人类呢

模仿抗病毒防御的疗法：CRISPR/Cas9

从马蹄蟹和蠕虫进行免疫接种

病毒和心态

第十章：病毒和噬菌体利于我们生存吗

被遗忘的噬菌体

中了噬菌体毒的豆芽

哪个更脏——冰箱还是厕所

粪便移植中的“苏黎世案例”

怎样对抗肥胖

荷兰饥荒研究

厄尔巴蠕虫外包消化系统

玻璃球中的生态圈

第十一章：用于基因治疗的病毒

对抗病毒的病毒

没关好的门，利比赞马，以及学术道德

“为蚊子接种疫苗”来对抗病毒

为植物治病的病毒

病毒能够拯救栗子树和香蕉吗

真菌交配取代了病毒

干细胞=肿瘤细胞吗

水螅的新脑袋

第十二章：病毒和未来

合成生物学：试管中诞生的狗或猫？

先有病毒还是先有细胞

快跑者和缓慢的进步者

试管中的怪物

目前为止还算幸运，但世界末日呢

“社交”病毒

奇妙的新“遗传学”

病毒预测未来？

第十三章：新型冠状病毒大流行

“我感冒了”

1918大流感

检测

抗体

群体免疫

疫苗

治疗

病毒：是友非敌

附录：

    相关用语对照表

说到病毒，很多人谈虎色变，避之唯恐不及。但是你知道吗？如果没有病毒，我们也许根本无法生存！本书围绕“病毒是人类古老的祖先吗”“““”“生命的起源可以再现吗”“““”“病毒是否有视力”“““”“病毒会导致癌症吗”““““”“家里病毒多的地方在哪儿”“”“病毒都干了哪些惊天动地的大事”等引人入胜的话题展开讨论。作者以自己的工作经历现身说法，向我们展现了一个全新的、出乎意料的病毒世界，并提出了独树一帜的见解，读来十分生动有趣。

卡琳·莫林，德国人，国际知名病毒学专家。早年从事核物理学研究，于1969年在美国加州大学伯克利分校转而学习分子生物学。曾在世界的德国马普所（图宾根）和马普分子遗传学研究所（柏林）从事逆转录病毒和艾滋病、病毒致癌基因和癌症的研究。1993年被任命为瑞士苏黎世大学医学病毒学研究所所长兼教授，参与苏黎世大学医院的诊断、教学及科研工作。迄今共发表了250余篇学术论文，其中一些被国际科学刊物如《自然》《科学》等发表。

郁金香狂热：个由病毒引起的金融危机

我花园里的条纹郁金香也适合在植物病毒这一章节来讨论。它们是对被称为“类伦勃朗”的老式郁金香的仿制，因为真正的“伦勃朗”郁金香已经灭绝。它们的生产是通过对颜色基因启动子的突变进行以产生条纹，并具有遗传稳定性。但是以前的条纹郁金香不是这样产生的。

事情的经过是这样的：前东德的同事向我提到了条纹郁金香，说他的母亲对这种郁金香非常喜爱，所以在柏林墙倒塌之前在市场上买了这种花的球茎。但是一两年之后再没有任何条纹出现在郁金香上。她感到被欺骗，并把它归咎于不诚实的前东德政府——尽管事后看来她这样做是错的。条纹郁金香在17世纪时也给人们带来过同样的失望。

初，条纹郁金香是通过感染郁金香碎色病毒（TBV）而出现的，其颜色被“打碎”。具体来说颜色是怎样打碎的呢？甚至现在的教科书都没有过真正的解释。人们将条纹的消失责怪园丁，或者温室、日常温度、工具、土壤，甚至政府，这些也都不是错，但答案就是，环境因素造成了条纹——这意味着表观遗传效应。早在1576年，植物学家卡罗卢斯·克卢修斯就已经建议用稳定的环境因素来使郁金香后代保持条纹。

郁金香从波斯通过土耳其来到欧洲，也从苏莱曼的头巾（“郁金香”之名的源头）通过维也纳到达荷兰，由克卢修斯在莱顿成立的植物园里进行培育。以他的名字克卢修斯命名的郁金香正在被测序，因为我们想知道TBV是怎样将颜色打碎的。

从那以后，郁金香成了富人们的钟情所在。它们新颖、独特，是虚荣的象征，但也是男性力量和勇气的象征，并且作为贵族的花，郁金香也传递了社会地位方面的信息。这种影响力在伦勃朗著名的绘画作品《郁金香博士的解剖学课程》（1632）中都有所体现：那个戴着帽子的解剖学家，采用了“郁金香”这个名字，标志着自己是一个郁金香鉴赏家。郁金香引起了前所未有的歇斯底里的“郁金香狂热”风潮。这是有史以来发生的次金融危机，供不应求。东印度公司让荷兰人变得非常富有。郁金香的球茎变得如此珍贵，必须施加防盗措施，并在富人花园中得到保护。不只贵族想拥有它们，很多冒险的投机者也赶这个潮流，在秋天购买球茎，甚至都不知道它们在春天看起来会是个什么样子，但仍然希望由此获得巨额利润。那些负担不起郁金香的人就画它们——直到今天我们仍然可以欣赏到这些荷兰的画作。的确，郁金香在花卉市场上拍卖的价格飞涨，由于炒作而上涨了一千倍。不可预知的颜色和纹饰带来潜在的、令人难以置信的收益——相反，如果球茎长出单色的花那就是场灾难。病毒确实是“郁金香泡沫”的起因，因为正是病毒导致了不可预知的图案。但是在当时，没有人知道这一点。

美丽的郁金香——“永远的奥古斯都”带有血红的耀斑和条纹闪着蓝光的白色花瓣，如今已经消失了。如果从球茎开始培育（通常是没有病毒的），就会产生单色，病毒感染再没有产生过人们想要的条纹。目前只有十几个这样的让人梦寐以求的郁金香标本存在。 TBV病毒感染通常不致死，并产生1500多种不同类型的郁金香，品种的多样性在其他任何花中闻所未闻。但是同时感染第二种病毒“百合斑驳病毒”就会导致郁金香死亡。所有已知的植物杂交经历都失败了，结果就变成了一场赌博。在郁金香热的鼎盛时期，它的价格相当于一栋房子——“永远的奥古斯都”大约要10000荷兰盾。相比之下，伦勃朗着名的那幅画才卖了1600荷兰盾。

1637年2月9日那天，拍卖会上一朵郁金香都没有卖出，引发了金融危机。一栋房子换一朵郁金香——可以被称为个金融泡沫，随之而来的就是股市崩盘。股价暴跌，让许多投资者身无分文或出现巨额负债。政府要求各方不要上法庭而是通过折中调节来解决纠纷，而且今后只能提前支付一部分作为首付，而不是全款购买，以降低风险，防止家庭破产。市场崩溃的原因并不完全清楚，鼠疫可能对其有一定的贡献，因为人们会尽可能地远离疫情地。在那段时间瘟疫肆虐欧洲，加上战争，共造成数百万人死亡。又或者是因为瑞典—普鲁士战争爆发，摧毁了郁金香的出口。条纹郁金香曾经被用作病毒学书籍的封面，作为具有吸引力的图案。引起条纹的病毒与上面讨论的烟草花叶病毒有关。但是花瓣外观的不可预知性，却不遵循任何已知的遗传或育种规则，反而类似于跳跃基因所导致的结果，这种现象后来在玉米中被定义成为表观遗传学的标志。虽然它与郁金香上的条纹的联系尚未被证实，然而在1576年，克卢修斯就已经描述了环境对表型变化的影响！数百年后的今天，我们在这里研究环境因素引起的表观遗传学。这样看来，表观遗传学不是在1950年左右被芭芭拉·麦克林托克发现，而是在1576年就被克卢修斯发现了！这是我的结论和猜测，为了弄清楚，我近也开始了郁金香表观遗传学的研究项目。郁金香很难通过基因组测序进行分析，因为它们拥有已知的的基因组，比我们的基因组大近10倍：300亿个碱基对（我们仅有32亿个）。然而，总的遗传信息比我们的基因组少（郁金香不如我们聪明！）并且充满了重复的序列。郁金香有三条染色体、三个相似的基因组。在我即将开展的新研究项目中，我正在寻找郁金香病毒和郁金香颜色基因之间的序列同源性——至少有12个基因参与了形成颜色的花青素的合成。序列同源性可能导致在郁金香发育的某些阶段颜色基因的“沉默”，并且剂量效应可能会改变颜色强度。条纹郁金香的表观研究类似于芭芭拉·麦克林托克对有色玉米的表观遗传学研究。但是由于所有重复的遗传信息，对它的研究将会很困难。郁金香可以轻而易举地失去一半的基因组，而不出现任何问题！许多栽培植物具有庞大而重复的基因组——玉米，小麦，马铃薯——这可能是在某些特殊情况下育种的结果。大部分17世纪著名的荷兰花卉画作中都出现了郁金香。在苏黎世艺术博物馆的一次展览中，策展人提到一束鲜花中的郁金香数量可根据郁金香危机来推测画作的年代：在危机之后，有比危机前更多的条纹郁金香被绘制。

英国著名数学家图灵在第二次世界大战期间破译了德国潜艇的恩尼格玛密码机编码，描述了导致条纹的数学原理。然而只有在他死后很长时间，论文才被允许出版，被称为“图灵机制”，适用于斑马、鱼、长颈鹿和老虎的条纹——当然也适用于郁金香。两种“形态发生素”或化学物质，即一种激活剂和一种长效抑制剂正在相互作用——但是我不知道两者之中的哪一个是病毒！