基因時代的末日神話：人造病毒的預言

2023-04-01 14:10:31

加拿大作家瑪格麗特·阿特伍德(Margaret Atwood)曾描述過一個未來的時代，在那個時代，人造病毒導致了人類在大羚羊和羚羊(2003年)以及洪水年(2009年)的滅絕。

這使得人們很容易想到自從新的皇冠流行病爆發以來，關於病毒的全球來源的爭論。

不久前，來自美國和其他國家的科學家在權威的學術期刊《自然醫學》上發表文章稱，SARS-CoV-2既不是實驗室結構，也不是故意操縱的病毒。

4月，普京在最新的俄羅斯防疫政策中宣布，俄羅斯將在4月30日之前停止一切活動，他還聲稱將追蹤鼠疫(病毒)合成的肇事者。

我擔心新王冠的真相不會被揭露，直到它被科學地追蹤並且政治遊戲已經喧鬧了一段時間。

對於普通人來說，在關注人工病毒是否會引發人類滅絕的「末世神話」的同時，打開一個大腦洞是可能的。

人類末日的啟示:基因時代的人工病毒

在上述作品中，作家瑪格麗特·阿特伍德作品中的末日是這樣誕生的:

一個名為「秧歌」的生物基因天才將病毒植入一個名為「喜福多」的平板電腦中。最初，他希望通過出售治療性疫苗獲利，但結果是，世界各地的人類在短時間內迅速大規模死亡，只留下少數倖存者遠離人群。

最後，地球仍然充滿活力，動植物以自己強大的生命力存活下來，而「秧歌」則帶領他的基因嫁接精英團隊創造了一個全新的人類模型。

這無疑是一場人類災難。除了滅霸「克拉克」的基因版本，沒有人倖存下來。

今天，對於各種病毒實驗室的研究人員來說，手工製造各種病毒並不困難，甚至成本也非常低。

那麼，人工病毒真的會像小說中預言的那樣成為人類毀滅的導火索嗎？

我們不妨回到人工病毒的起點去尋找答案。

早在19世紀，人們就開始用各種方法合成尿素、核苷酸和胺基酸等有機物質，而人工病毒合成的真正實現要追溯到21世紀初合成生物學的興起。

當時，各種病毒性疾病的恐怖和危害仍然威脅著全世界人類的生存。因此，許多病毒學家、免疫學家和生物學研究者都對合成病毒感興趣。

目前，合成病毒主要有三個價值:

一是了解特定病毒的分子機制和治療機制。

隨著生物工程和基因組學技術的發展，一些不同種類的病毒已經在體外合成。

在了解病毒基因組和複製特徵的基礎上，進行體外人工操作，構建感染性分子克隆，在病毒正常複製和包裝所必需的系統下完成病毒的人工從頭合成。這種病毒的反向遺傳操作實現了病毒的「復活」，也稱為病毒拯救。

值得一提的是，2002年，紐約州立大學的研究人員合成了脊髓灰質炎病毒。在兩隻小鼠接受了合成病毒的注射後，它們出現了類似於脊髓灰質炎的症狀，並且很容易被合成病毒殺死。這是第一次用無生命的化合物在體外完全合成傳染性病毒。

2008年，Becker等人設計併合成了重組Bat-ScoV基因組，其中受體結合結構域(RBD)被廣泛流行的非典冠狀病毒所取代，並成功感染了培養的人類呼吸道上皮細胞和小鼠。

研究人員還將豬流感病毒sw915(H1N2)的NA基因替換為2009年甲型H1N1大流行性流感病毒的NA基因，該基因具有微小的液滴傳播能力，顯著提高了其通過呼吸道液滴的傳播能力。這也使人們能夠進一步研究和了解流感病毒。

1918年發生的「西班牙流感」在全球範圍內感染了10億人，但人們並沒有清楚地看到它的出現。直到1933年第一種人類流感病毒被分離出來並命名為H1N1，人們才知道流感是由流感病毒引起的。

然而，在21世紀的第一年，研究人員從病人體內分離出了病毒的所有核糖核酸片段。最後，在2005年，他們合成了1918年流感病毒的8個基因片段，合成了完整的病毒顆粒。

可以說，只有在實驗室裡重複一種病毒，我們才能真正理解和徵服它。

第二是生物工程化病毒並提供新的醫療方法。

合成病毒的成功自然為滅活病毒疫苗的生產和植物轉基因工程的發展提供了前提條件。

你知道，化學家和醫學科學家一直想創造一種微妙的結構，能夠將遺傳物質包裹並保護到病人體內，到達特定的位置，並釋放出遺傳物質。這種病毒大小的載體並不容易。科學家們想出了各種方法，最終發現病毒本身可能就是載體。

例如，自20世紀70年代以來，加州大學科學家弗朗西斯·佐卡(Frances Szzoka)一直試圖製造微型病毒，目的是將治療藥物送到病變發生的地方。核糖核酸病毒的反向遺傳操作也成為20世紀分子病毒學領域最激動人心的突破之一。

對一系列人類癌細胞的實驗結果表明，人工病毒在轉運siRNA和阻斷靶基因表達方面非常有效，被認為是治療癌症的希望之翼。

前面提到的脊髓灰質炎病毒可以用作疫苗，使人體產生抗體，降低疾病的發病率。

2011年，南加州大學的研究人員開發了一種病毒，可以用作載體來精確定位感染愛滋病毒的細胞，給愛滋病這種「超級癌症」的治療帶來無限的想像。

除了基因治療，免疫接種一直是控制流行性病毒傳播和爆發的最有效措施。人工病毒(反向遺傳技術)是疫苗開發和改進不可或缺的一部分。

每年，世衛組織都會選擇在人群中流行的代表性流感病毒株來生產流感疫苗。與篩選方法相比，反向遺傳技術具有更短的可控性和生產周期。例如，研究表明，在MDCK和Vero細胞系中人工生產的流感疫苗的純度和免疫力不低於在雞胚中生產的疫苗。

與此同時，人工操作還可以修飾透明質酸、核酸和其他影響病毒毒力的基因，從而降低疫苗生產商的安全風險和生產成本，並使疫苗菌株能夠更有效地產生中和抗體。

使用人工病毒結構作為基因治療的載體和生產免疫疫苗都增加了人類健康和福祉的可能性。

第三是與其他生物打交道，傳遞社會和經濟價值。

有些人可能會說作用於人們的風險太高了。因此，通過提取或合成病毒cDNA來重新合成核糖核酸病毒可以改變其他一些生物的特徵，從而達到服務人類社會的目的。

例如，葡萄牙藥物分子研究所的佩德羅·西馬斯博士將與人類細胞結合的蛋白質轉化為只與小鼠細胞結合的蛋白質。轉化的皰疹病毒只「偏愛」老鼠，不會再感染人類。

復活的病毒會打開潘多拉的盒子嗎？

當然，必須承認人工病毒從一開始就伴隨著爭議。

一方面，風險極高。如果人工病毒「跑出」實驗室，它將導致不可預測的危機。

E.例如，大腸桿菌是一種理想的實驗材料，在人類消化道中大量存在。一旦人工改造的大腸桿菌從實驗室洩漏並進入我們的腸道，它們可能會在大量繁殖中取代人體內的正常細菌，並可能真的在無意中啟動「人類滅絕計劃」。

然而，人類早已消滅的天花病毒於2017年出現在加拿大阿爾伯特大學的實驗室裡。研究小組聲稱他們合成了一種與天花病毒同源的馬痘病毒。儘管這種病毒被用作疫苗，一旦洩漏，天花會「復活」嗎？

有人會說生物實驗室的安全防護水平很高，病毒沒有「逃逸」的可能。

然而，值得注意的是，目前生物實驗、基因編輯等技術的操作門檻不高。《科學》雜誌還發表報告稱，脊髓灰質炎病毒的基因組數據可以在網際網路上公開獲得，只有實驗室中的一些常規技術用於病毒合成。

這意味著相關研究也可能被恐怖分子利用，有合成生物武器的可能性。

2016年，美國北卡羅來納大學的病理學家維特·梅涅雷特在老鼠身上發現了非典的「孿生兄弟」。編碼非典病毒與人類細胞結合的蛋白質的基因被添加到了病毒的基因組中。一種叫做shc 014的重組病毒被創造出來，它可以感染人體，而人體細胞對它沒有免疫力。

甚至有些科學家認為，一定有人能夠在實驗室裡製造出伊波拉病毒或天花病毒。

一方面，這兩種病毒的基因組信息在網際網路上是完全公開的，試劑公司經常響應請求。據英國雜誌《新科學家》報導，一家美國試劑公司的產品銷往世界上20多個國家，包括幾個中東國家，但該公司從不詢問客戶訂購試劑的真正目的。

即使是伊波拉病毒和天花病毒，分別含有大約185，000和200，000個鹼基對，難道這些簡單的病毒DNA沒有更高的門檻嗎？

2017年，在加拿大阿爾伯塔省的一個實驗室裡，一組科學家拼湊了通過郵件訂購的DNA片段，以不到100，000美元的價格製造出了一種已經滅絕的合成病毒——馬痘病毒。

這意味著即使實驗室受到嚴格的保護，也沒有辦法阻止一些不誠實的人。

重建防線:人手一把傘

面對合成病毒的趨勢，人類自然有必要保護自己。

其中，最好的政策是建立透明和高風險的科研監管。

美國約翰·霍普金斯大學健康與安全中心主任湯姆·英格爾斯比曾經說過，(合成馬痘病毒)在監管機構的審查中顯示出問題。他認為，這種研究需要各國科學家共同認可的規範，應就科學審查、指導方針和監督這種研究的必要作用舉行高級別對話。

國際安全研究中心的研究人員建議，這種已經引起全球流行的病毒研究應該被歸類為公眾特別感興趣的熱門話題，並且在實施之前需要得到國際機構的事先批准。

然而，不確定性在於，當前的全球政治形勢是地緣政治趨勢，科學研究、技術、經濟、數據等層面的相互監管措施都在增加。這也將減少許多高風險研究中對話的可能性，從而使監管成為「事後諸葛亮」。

例如，2012年，世界衛生組織在日內瓦召開緊急會議，討論當美國和荷蘭的兩個實驗室製造出H5N1「人工流感病毒」時，是否公布H5N1流感病毒致突變方法的研究結果。

中國的戰略是期望人類基因技術遵循客觀規律，即發展不那麼不利。

儘管反向遺傳操作等為生物合成提供了更方便和快速的手段和工具，但根據人類對基因、病毒和其他技術的當前理解水平，病毒完全不可能以它們想要的任何方式運行。

通常只有天然病毒可以進行基因改造，如前面提到的H5N1和馬痘病毒。或者通過基因編輯，天然病毒可以具有功能性獲得性變異，即性能增強、感染等。

但在這樣的前提下，顯然很難達到人類原始創造+滅絕的效果。

下一步自然是依靠人類自身的免疫機制和社會管理能力。

不管它是天然病毒還是合成病毒，為了達到人類滅絕的目標，它必須符合「基本法則」:

一是傳播的能力。沒有死亡率為100%的病毒，因為病毒無法在人群中廣泛傳播。只要社會管理機制足夠有效，傳播被及時切斷，病毒的危害就能被最大程度地消滅。

第二是毒性。隨著代與代之間傳播能力的減弱，病毒也需要進化以通過突變增加新的毒力。每一次突變都需要病毒重新開始。

因此，只要預防和控制得到適當的執行，就更好地著眼於戰爭、核冬天等等，這些在致命性方面排在病毒之前，而不是擔心人類的滅絕。

在合成病毒的背後隱藏著一個非常重要和必要的問題——人類的欲望和創造力，把我們推到了世界主宰的位置。然而，我們也許能夠掌握合成病毒的法則，但自然法則的力量永遠屬於一雙看不見的手。

正如卡森所說，人類擴張的能力「是我們的不幸，也可能是我們的悲劇」。科學技術的進步註定了生物世界的「魔法戰爭」，這場戰爭將在某個時刻開始。