北京時(shí)間4月22日消息，據國外相關(guān)網(wǎng)站報道，社會(huì )行為各式各樣，不同生物也會(huì )表現出不同的社交傾向，比如哺乳動(dòng)物和鳥(niǎo)類(lèi)很多都是熱情的社交積極分子，但自然界也同樣存在一些社交行為仍然充滿(mǎn)神秘感的生物，比如細菌。進(jìn)化生物學(xué)家們常常對于它們所表現出的那些利他行為感到困惑不解，因為根據物競天擇的自然選擇理論，可以說(shuō)“人不為己天誅地滅”——利他主義的行為顯然會(huì )讓當事者在面臨自然選擇時(shí)處于不利地位。那為什么還有生物會(huì )這樣做？

20世紀最杰出的進(jìn)化生物學(xué)家之一的威廉·漢密爾頓（William D. Hamilton）對此發(fā)展了一項專(zhuān)門(mén)的數學(xué)模型來(lái)對利他行為進(jìn)行解釋?zhuān)@就是親緣選擇理論。簡(jiǎn)單說(shuō)，這一理論認為，個(gè)體或群體只會(huì )對其同類(lèi)或其近親屬表現出利他行為。比如說(shuō)，為什么群居的螞蟻，蜜蜂，胡蜂等昆蟲(chóng)，其中的大部分成員會(huì )放棄自己生育的能力，一生無(wú)兒無(wú)女，而傾盡心力撫養照顧蜂后，蟻后生育的孩子？而細菌學(xué)家們也注意到很多細菌成員會(huì )在菌落中分泌對它的同伴有利的代謝物，這是為什么？

著(zhù)名生物學(xué)家和暢銷(xiāo)書(shū)作家理查德·道金斯在他的著(zhù)作《自私的基因》指出，自然選擇的基本單位不是物種，也不是種群或者群體，而是作為遺傳物質(zhì)的基本單位，即基因。是基因的自私性在導致了生存競爭的同時(shí)，也導致了動(dòng)物的利他行為。因為群體或者種群都隨時(shí)處在動(dòng)態(tài)的變化中，只有基因是穩定的，并通過(guò)“復制”或“拷貝”的形式永恒的存在。動(dòng)物的基本目的就是使和它自身相同的基因得到壯大。螞蟻，蜜蜂，甚至那些細菌，之所以愿意付出，是因為那些同伴往往和自己具有近親緣關(guān)系，具有大量的相近基因，它們活下去，也就等于傳遞了自己的基因。

甚至，近年來(lái)科學(xué)家們意識到，連最最低級，最最簡(jiǎn)單的病毒，竟然同樣擁有社交生活，甚至這些活動(dòng)會(huì )影響到它們的健康和進(jìn)化情況。英國牛津大學(xué)的生物學(xué)家斯圖爾特·韋斯特（Stuart West）專(zhuān)門(mén)研究生物的進(jìn)化與社會(huì )行為。他提到：“從理論的角度上看，很顯然病毒之間開(kāi)展社交互動(dòng)存在著(zhù)巨大潛力，而這將導致某種形式的合作和沖突的產(chǎn)生。然而，在此之前我們對此的研究還相當有限。”

在一項最新發(fā)表在《自然·微生物學(xué)》雜志的研究中，西班牙瓦倫西亞大學(xué)的進(jìn)化遺傳學(xué)家拉斐爾·圣胡安（Rafael Sanjuán）和他的同事們采用理論與實(shí)踐相結合的方法，探索了病毒之間的合作與沖突現象。他們發(fā)現病毒感染的空間結構非常重要——簡(jiǎn)單說(shuō)就是，不同的病毒群落是否是相互分開(kāi)的，這一點(diǎn)至關(guān)重要。在一個(gè)均勻分布的病毒群落中，那些產(chǎn)生利他行為的病毒會(huì )嚴重吃虧，淪為受害者，而那些“占便宜”的病毒則會(huì )利用“他人”的善意；但是反過(guò)來(lái)，在相互孤立的小群落中，產(chǎn)生利他行為的病毒則會(huì )有活下去的機會(huì )。

我們考慮水泡性口炎病毒（VSV）的情況，這是狂犬病毒一個(gè)家族的病毒種類(lèi)。通常情況下，病毒感染往往會(huì )刺激被感染的哺乳動(dòng)物身體細胞分泌干擾素，這是一種信號蛋白，它會(huì )讓近鄰的其他細胞啟動(dòng)反病毒防御機制并阻止病毒繁殖。而有某些VSV病毒進(jìn)化出了一種特別的能力，能夠抑制哺乳動(dòng)物體內的免疫功能，但這樣做的代價(jià)就是它們的繁殖速度將減慢。但即便如此，這種能力讓它們可以活下來(lái)——除非有“占便宜”的家伙混跡其中。

這些“占便宜”的“欺詐者”沒(méi)有抑制宿主免疫功能的能力，事實(shí)上，它們的存在刺激了宿主細胞釋放干擾素并激發(fā)機體免疫功能。但即便如此，它們仍然免費享受了宿主免疫功能減弱的好處，因為臨近的VSV病毒發(fā)揮了抑制機體免疫力的作用。但與VSV病毒不同的是，這些“占便宜者”并沒(méi)有參與對細胞免疫力的抑制行動(dòng)，因此也就不必付出繁殖能力減弱的代價(jià)，這樣一來(lái)，它們就會(huì )在VSV病毒的庇護下快速繁殖，并很快在數量上超越前者。從社會(huì )行為角度看，圣胡安和同事們認為，在這一案例中，VSV病毒對宿主細胞免疫功能的抑制實(shí)際上成了一種利他行為，因為它們以犧牲自己的繁殖能力為代價(jià)，卻便宜了那些“欺詐者”病毒。

但這樣終于將帶來(lái)惡果，越來(lái)越多不具備抑制細胞免疫功能的病毒出現，對細胞的刺激越來(lái)越大，終于激起了宿主體內強大的免疫功能，于是兩種病毒都被殺死了。這樣看來(lái)，似乎自然選擇機制會(huì )淘汰掉抑制機體免疫的這種病毒功能才對，因為你看，這樣的利他行為最終將導致滅亡，讓自己處于不利地位。

但事實(shí)并不一定如此。圣胡安和同事們建立的模型顯示，這里的情況可能要比想象的更加復雜：比如最簡(jiǎn)單的情況，假如那些能夠抑制免疫力的病毒和那些“占便宜”的病毒被物理分隔開(kāi)來(lái)，那么具有抑制作用的病毒就可以存活下來(lái)。有時(shí)候，寄主體內的一些構造會(huì )產(chǎn)生天然的小空間，讓那些具備抑制免疫功能的病毒能夠存活，而不會(huì )受到其他“占便宜者”的侵犯。

為了描述這種成功啟動(dòng)免疫力抑制作用的特別情形，研究人員使用了此前由漢密爾頓創(chuàng )建的理論框架。根據漢密爾頓法則，利他行為要發(fā)生，應當滿(mǎn)足一個(gè)數學(xué)公式：即br>c，其中r代表2個(gè)個(gè)體間的關(guān)聯(lián)度，也就是說(shuō)親緣關(guān)系有多近，c是利他行為者所付出的代價(jià)，而b則是接收者得到的好處。

研究人員同時(shí)也注意到，接收者得到的好處，也就是公式里的b，實(shí)際上是和病毒周?chē)欠袷潜痪哂幸种乒δ艿牟《?，還是被“占便宜型”的病毒包圍有關(guān)聯(lián)的，他們使用一個(gè)參數來(lái)表達這種受影響的程度。當將漢密爾頓法則應用于充分混合的情形，以及相互分割的情形時(shí)，我們可以通過(guò)對比，得到這個(gè)參數的粗略估算值。

圣胡安表示：“要想讓抑制機制起作用，你需要某種空間結構。由于病毒和細胞分泌的干擾素信號都是從一個(gè)細胞傳遞到下一個(gè)細胞，因此在這個(gè)過(guò)程中其實(shí)很難避免在感染過(guò)程中出現特定空間結構的出現。病毒顆粒和干擾素分子擴散上的速度差異，以及宿主體內的物理隔絕，都很容易產(chǎn)生這種病毒分布在空間上不均勻性，從而讓免疫抑制作用得以發(fā)揮作用。”

在具備復雜行為的動(dòng)物以及具備較為復雜通訊系統的細菌身上，進(jìn)化的結果將受到許多因素的影響。圣胡安表示：“相比之下，病毒要簡(jiǎn)單的多，幾乎一切都與隔絕條件有關(guān)。在這一系統中，目前尚未發(fā)現有其他因素對結果產(chǎn)生影響。如果病毒是混合在一起的，那么利他行為將無(wú)法進(jìn)行，而如果是隔離的，那么利他行為將發(fā)揚光大。”

圣胡安和同事們關(guān)注的另外一個(gè)現象是，為何有時(shí)候會(huì )發(fā)現有多個(gè)病毒顆粒會(huì )集合到一起，然后共同對一個(gè)細胞發(fā)起感染。這里存在的違背基本生存邏輯的點(diǎn)是：如果集合到一起，那么病毒能夠同時(shí)感染的不同細胞數量將減少，而這在本質(zhì)上不利于病毒的擴張行動(dòng)，違背了生存本性。但讓研究團隊感到驚奇的是，在這樣的情況下，總體來(lái)看病毒的生長(cháng)和擴張實(shí)際上卻加速了，并且產(chǎn)生了更多的后代。當然這一結果在不同細胞內情況不同：在本身不具備內生免疫反應的腫瘤細胞內，病毒的集群策略將是低效和不成功的；但在正常的，具有免疫反應的細胞內，集群策略讓病毒受益，因為這樣可以讓病毒有更大機會(huì )去壓制住細胞可能產(chǎn)生的免疫反應。

盡管集群策略看上去的確是對病毒有利，但它也會(huì )導致“欺詐型”病毒的同步進(jìn)化。比如說(shuō)，如果集群中的一個(gè)病毒失去了一部分基因，那么它就可以更快的復制，這樣一來(lái)它產(chǎn)生的后代數量就能超過(guò)集群中的其他同伴。這些基因出現缺失的病毒被稱(chēng)作“缺陷干擾顆粒”（DIPs）：它們中的很多甚至會(huì )缺失超過(guò)90%的病毒基因，而僅僅以一小段RNA的形式存在，由于結構極為簡(jiǎn)單，它們可以在宿主細胞內高速復制——但它們已經(jīng)無(wú)法依靠自身能力感染細胞，因為自身結構過(guò)于簡(jiǎn)單，失去了感染能力，它們必須“搭便車(chē)”，依靠和其他病毒顆粒集群，感染并進(jìn)入細胞體內。根據一些觀(guān)察顯示，在集群進(jìn)入細胞體內之后，這些新型的“占便宜者”數量迅速擴張，甚至可以占到所有病毒數量的99%以上！

“缺陷干擾顆粒”的存在會(huì )引出另外一個(gè)問(wèn)題：這種占便宜的類(lèi)型病毒出現，其他病毒會(huì )不會(huì )調整自己的策略，以確保自己的生存呢？加州大學(xué)舊金山分校的病毒學(xué)家拉爾·安蒂諾（Raul Andino）指出，在入侵宿主的初期，一個(gè)病毒會(huì )希望與很多不同類(lèi)型的同伴同進(jìn)退，因為這會(huì )增加它成功感染宿主的機會(huì )；但在隨后，它會(huì )希望減少同伴的種類(lèi)，以防止“缺陷干擾顆粒”這類(lèi)病毒混跡其中。但總體來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)人類(lèi)還尚未完全厘清的領(lǐng)域，但的確都是非常有趣的問(wèn)題。