国内两课题组合作揭示影响人类病毒组分布的主要机制

　　达尔文进化论解释了物种起源于自然选择，但并没有解释自然界物种之间是如何共处形成了缤纷多彩的生物世界。而且，如果过分强调竞争的作用，则可能会掉入自我矛盾的怪圈—大家都拼死竞争，要不同归于尽了，要不就只留下孤独的老大了。事实上，达尔文自然早就思考到了这些核心议题，只不过使他作为进化论创始人最重要的著作（1859年）《On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life》，特别是其副标题则揭示了其理论的非完美。或许这也解释了达尔文在物种起源后记中的一段话的初衷。 “It is interesting to contemplate an entangled bank, clothed with many plants of many kinds, with birds singing on the bushes, with various insects flitting about, and with worms crawling through the damp earth, and to reflect that these elaborately constructed forms, so different from each other, and dependent on each other in so complex a manner, have all been produced by laws acting around us.” 这里选用网上一段翻译：“凝视树木交错的河岸，许多种类的无数植物覆盖其上，群鸟在灌木丛里鸣唱，各种不同的昆虫飞来飞去，蚯蚓在潮湿的泥土里爬过，并且默想一下这些构造精巧的类型，彼此是这样地相异，并以如此复杂的方式相互依存，而它们都是由于在我们周围发生作用的法则产生出来的，这岂非有趣之事”(http://wap.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=39377&do=blog&id=228802) 【据此网文，该译文出自：周建人.叶笃庄.方宗熙《物种起源》1997. 商务印书馆】 

　　达尔文用美丽的比喻描述了一个生机盎然的“生物(态)群落”中物种的多样性。在进化论最早的版本中，达尔文使用了“由作用在我们周围的(自然)定律所形成”(by laws acting around us)。 后来在宗教压力下，改成了“by the Creator”(上帝)。显然，达尔文物种起源虽然解释了物种是如何进化而来，但并没有解释物种之间“平时”（生态时间尺度）是如何相处而形成美丽的景色。 如果深究，达尔文自然选择是说“物竞天择、适者生存”；换句话说，生物物种间竞争应该是无处不在，又怎么会在生机盎然的河岸上和平共处？ 

　　当然，现代进化生物学已经充分认识到了至少三种力量（或过程），即竞争、合作、交流（通讯）在生物进化过程中起重要作用的理论假设和实践研究。当然这并不是说达尔文没有认识到其它两个方面。达尔文对社会性昆虫（蚂蚁、蜜蜂等）中工蚁（工蜂）的利他行为（放弃对自身基因的“流芳千古”）的迷惑，表明了达尔文对合作（利他）行为的关注和肯定。而他鲜为人知的另一部著作（1872年）《The Expression of the Emotions in Man and Animals》则反映了达尔文对“交流”的关注。 

　　进化生物学界对合作和通讯的系统理论研究大约始于上世纪60年代，至90年代进一步扩展到了对通讯交流的研究，特别是对动物行为学研究进一步深化了对进化论的认识和研究。然而，从竞争、合作、通讯三类力量研究并不能完全解释生命世界的万千缤纷，后者在学术上其实是生物多样性问题。而进化与生态关系可以用动物生态学家Hutchinson的经典著作《Ecological Theater and Evolutionary Play》的书名所总结：生态为生物进化提供了“表演”（演化或进化）的“舞台”（生态环境）。这一观察也意味着，人们或许可以通过对生态环境（舞台）的一些观察（类似于舞台照片）推断进化（表演剧情）。事实上，这种研究策略其实在达尔文时代也起到了重要作用，例如通过对动植物古化石以及生物地理分布的研究推断生物演化历程。二十一世纪伊始，Stephen Hubbell 可以说把这种研究策略推进到了极致，通过对生物地理分布数据的分析推断生物多样性演化和维持机制。此后数十年，学者们对于动植物生物地理分布的研究极大地推进了对生物多样性形成和维持机制的理论研究，也为生物多样性保护策略的制定和实施起到了重要指导意义。但对于微生物菌群形成和维持机制则是随着人类菌群宏基因组项目（HMP）的进行而展开，而对于人类病毒组形成（演化）和维持机制（也可以认为是病毒的空间分布格局）的研究不久之前仍然是空白。 

　　近日中科院昆明动物所计算生物学学科组马占山研究员与四川大学华西医院梅建东教授合作发表的题为“Stochastic neutral drifts seem prevalent in driving human virome assembly: Neutral, near-neutral and non-neutral theoretic analyses” 的论文研究发现：人类病毒在体内或体表的分布格局（分布在人体消化道、皮肤、生殖道、呼吸道等）以随机漂移（扩散）为主，但对宿主的依赖（随宿主迁移）也起重要作用。以通俗语言解释，病毒幽灵般的飘逸使其传播分布具有高度随机性；另一方面病毒对宿主的依赖使得其分布具有一定确定性。需要指出的是，这里所说的病毒组不仅仅是指引发疾病的致病病毒，而是指存在于人体体内高达上百亿的病毒个体。严格讲，人体病毒组中绝大多数病毒的直接宿主并非人体细胞，而是人体（体内或体表）存在的大量细菌细胞，这些病毒学术上谓之噬菌体。这些噬菌体能够调节人体细菌群落（例如大家熟知的肠道菌群、呼吸道菌群、皮肤菌群、生殖道菌群）的动态，从而对人体健康和疾病发挥重要影响作用。事实上，人体病毒个体数量可能超过了人体细胞和人体菌群细菌细胞数量的总和！ 

　　论文出处：Ma ZS & JD Mei (2022) Stochastic neutral drifts seem prevalent in driving human virome assembly: Neutral, near-neutral and non-neutral theoretic analyses. Computational and Structural Biotechnology Journal, 20:2029–2041

　　该研究得到了国家自然科学基金项目资助。