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人造病毒 ARTIFICIAL VIRUSES

關于寄生物和寄主被禁錮在進化軍備競賽中這一說法,有一個意外的證據來源:電腦的內部結構。在20世紀80年代末期,進化生物學家注意到在電腦高手中出現了一門新學科——人造生命。它是一種計算機程序,可以模擬真實生命的復制、競爭和選擇的過程。從某種意義而言,這可以證明生命是一種信息的集合形式,也可以證明其復雜性可能來自無目的的競爭或隨機的設計。

如果說生命是由信息組成的,而生命又布滿了微小寄生物,那么我們應該可以推斷出,信息也會受到寄生物的干擾。計算機歷史上第一個可以被稱為“人造生命”的程序可能只是一個看似簡單的由200行代碼編寫的程序。該程序由加州理工學院一位叫作弗萊德·科恩(Fred Cohen)的研究生于1983年完成。這個程序是一種“病毒”,它可以復制自己,迂回進入其他程序。這與真實病毒復制自己并進入其他寄主體內的方式是一樣的。從此,電腦病毒成了一個全球性的問題。看起來,寄生物在任何生命體系中都是不可避免的。

但科恩的病毒以及之后的病毒都是人造的。直到特拉華大學的生物學家托馬斯·雷(Thomas Ray)對人造生命產生了興趣,計算機病毒才第一次自發出現。他設計了一套名為蒂拉(TIERRA)的系統,它是由相互競爭的程序組成。系統可以不斷地修補由細微錯誤引發的突變,各個程序以犧牲其他程序為代價來壯大自己。

效果相當驚人。在蒂拉系統中,程序開始進化出自身的縮短版,79個指令長的程序開始取代原始的80個指令長的程序,而后突然出現了只有45個指令長的程序。它們所需的編碼有一半是從較長程序中借來的。這些是真正的病毒。不久某些程序就對這些病毒產生了托馬斯·雷所說的免疫力,通過隱藏一部分字節來保護自己。但病毒并沒有被擊敗。在困境中,突變的病毒出現了,它可以找到隱藏的字節。

至此,進化軍備競賽也逐漸白熱化。托馬斯·雷使用電腦時,也會不時地偶遇自主出現的超級病毒,有的擅長社交,有的擅長欺詐,這一切都源于可笑、簡單的進化系統。他發現寄主—寄生物軍備競賽是進化最基本、最不可避免的結果之一。

這個軍備競賽的比喻,還是有缺陷的。在真實的軍備競賽中,過時的武器是不會有翻身機會的。弓箭的時代一去不復返。但在寄生物和寄主的競爭中,舊武器才最具殺傷力,因為對手已經忘卻了對付過時武器的方法。因此紅皇后可能不是停留在原地,而是回到了出發地,如同被罰把巨石推上山的西西弗斯,不論他怎么推石頭,石頭總會再次滾落。

動物對抗寄生物的方式有三種。第一種方法就是快速成長、分裂,從而把寄生物甩在身后。植物育種者都熟知這一點,比如,植物的尖端迅速成長,聚集了植物體內所有的能量,一般還沒有受到寄生物的侵襲。一種較為新穎的理論認為,精子非常小,為的就是不為細菌預留空間,如此也就不會影響卵子了。人類的胚胎在受精后迅速進行細胞分裂,也許是為了讓病毒和細菌沒有立足之處。第二種防御手段就是性,它的作用比較迅速。第三種防御方法是免疫系統,只有爬行動物的后代才會采用。植物、昆蟲和兩棲動物有另外一種防御方式:化學抵御。它們制造出一種化學物質,可以毒死害蟲。其中一些種類的害蟲在進化中破解了這種毒液,軍備式的競賽再一次開始。

抗生素是從真菌中提煉出來的一種能消滅細菌的化學物質。但當人類開始廣泛使用抗生素后卻發現,細菌發展演變出了抵抗抗生素的能力。人們從致病菌對抗生素的耐藥性中發現了兩個驚人之處:第一,這種抵御基因似乎可以由一個物種轉移到另外一個,從無害的腸道細菌轉移到致病菌,這種傳遞方式與性轉換基因的方式相近。第二,很多微小細菌的染色體已經具有這種抵御病毒的基因,唯一需要的是開發出一個可以開啟此功能的機關。細菌和真菌的軍備競賽,使許多細菌具備了對抗抗生素的能力,若細菌進入了人類的腸道,那么它們就不再需要這種能力了。

相對于寄主而言,寄生物的生命太短暫,因此寄生物會迅速地進化并適應新環境。艾滋病毒基因在10年間的改變相當于人類在1000萬年間的基因變化。對于細菌來說,一生的時間可能只有半小時;而人類每隔30年才會產生一個世代,所以人類是進化史上的“烏龜”。

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