“穿着宇航服似的隔离衣，穿过好几道门禁关卡，从冒着白烟的罐子里拿出一个黄色的管子，取出里面的物质放到昂贵的电子显微镜下，显示屏上立刻呈现出可怕的图像”——这是病毒学家在电影里面最喜欢做的事情。
然而，实际上，很多病毒学家的工作并不是如同电影里面表现的这么高端大气。他们会穿上雨衣和胶鞋，背上铁锹和钓竿，跑到人迹罕至的丛林中收集土壤，跑到大溶洞里逮蝙蝠，跑到黄石公园里收集温泉水，跑到河岸边挖掘淤泥，甚至跑到南极钻凿冰层。他们这样做是为了找到自然界中神秘的未知病毒，这能让我们更进一步的了解病毒，说不定还能够帮助我们触及到生命的起源。
病毒是一类寄生的“生命体”，它们只有在进入宿主细胞内才能表现出活跃的生命特征。地球上的所有细胞生物几乎都能受到病毒的感染，比如细菌，真菌，原虫和动植物。
人类无时无刻不在受到病毒的威胁，我们呼吸的空气，吃下去的食物和饮水，使用的日用品，穿在身上的衣物都充满着病毒。人的一生接触到的病毒种类数以万计，幸运的是，这里面大部分对人类都是无害的。
有一些病毒学家很关心与人体密切相关的病毒，他们希望通过搞清楚存在于人体内的病毒类群以及这些病毒与人体组织细胞间的相互关系，来研究病毒与人类疾病的关联，所以他们不去野外挖土，而是选择……在屋里搅便便。
便便来自肠道，一个健康人的肠道里面栖居着超过10万亿个细菌，它们构成了人们常说的肠道菌群。这些细菌对人体的健康非常重要，它们不但帮助人体消化食物，参与能量代谢，还影响着人体免疫系统的功能（关于肠道菌群，请参考果壳的文章《肠道菌群：你所不知的那部分“自己”》）。
细菌是原核细胞生物，也是噬菌体（专门感染细菌的病毒）垂涎的宿主，所以，有细菌的地方很有可能会有噬菌体的存在。为了搞清楚人的粪便含有哪些病毒，有一个研究组收集了一个33岁健康成年男性1斤的便便，苦命的研究生们在实验室里把这些便便放在5升的PBS缓冲液里剧烈搅拌，让里面的微生物都跑到缓冲液里面去，然后再过滤掉其中固体杂质。经过对提取出来的DNA进行测序，他们一共找到了1200种DNA病毒的基因序列。
另一个研究组通过更为高端的方法来研究人类粪便中的DNA病毒，他们使用的方法叫二代测序，这种方法可以高通量的测定样品中的DNA序列，这些序列结果信息量巨大，往往需要通过大型计算机进行分析。由于每次的测序通量很大，所以可以一下子测定从某一个环境中提取的所有微生物群体的全部基因组序列，从而让我们更为精确和全面的了解这个环境样品中所含有的全部微生物的序列组成。这个研究组发现每克人类的便便中含有大约1亿到10亿个DNA病毒，病毒的数量和细菌的数量比值小于0.1，也就是10个细菌含有的病毒数量小于1个。他们通过二代测序的方法一共找到了400133条病毒序列，这里面有约86.2%的序列是未知的，而已知的序列基本上都是各种各样的噬菌体。
从便便中提取病毒基因组进行测序。图片来源：Mya Breitbart
还有一个实验室专门研究了人类便便中RNA病毒的种类和数量，他们在美国加州圣地亚哥找来了两个健康成年人的三份便便样品，有两份便便是从一个人分两次取得，其中间隔了6个月。测序的结果让人大吃一惊，他们在这两个人的便便里找到了36769条序列，绝大多数与很多植物病毒的序列相似，其中数量最多的序列来自辣椒轻斑驳病毒（pepper mild mottle virus, PMMoV），它在每克干便便中的数量最高可达10亿个。
PPMoV，辣椒和辣椒制品，以及被PPMoV感染的辣椒。人粪便中提取出的PPMoV仍然具有感染活性。图片来源：Mya Breitbart
在这三份便便里找到的病毒序列中，PMMoV分别占到了80%，75.7%和99.4%。除了PMMoV，在这些便便里数量比较多的植物RNA病毒还有玉米枯黄斑点病毒，燕麦褪绿矮化病毒，葡萄星状花叶病毒，燕麦蓝矮病毒和烟草花叶病毒。与此同时，研究人员也找到了一些动物病毒，比如PBV （picobirnavirus），这种病毒会导致人类和动物出现病毒性肠炎。随后，他们又从当地和千里之外的新加坡找来另外15个健康成年人的便便进行检测，在这总共18份便便里，有12份发现到了PMMoV。
为了搞清楚人类肠道中PMMoV的来源，研究人员在当地的市场里买来了一些新鲜辣椒和辣椒的加工食品进行检测。在22份样品中，有3份样品是阳性的，阳性样品都是瓶装辣椒酱或辣椒粉，而外观良好的新鲜辣椒却一份都没有被检出PMMoV。随后，他们从新加坡的食品摊上随机买来了7份辣椒酱，其中4份检出了PMMoV。所以，研究人员推断，人类粪便中的PMMoV很有可能来自辣椒加工食品。
紧接着，研究人员用从便便中分离出来的PMMoV去感染健康的辣椒植株，结果这些辣椒都被感染了，从这些受到感染的辣椒植株里同样能够检测到PMMoV。这些辣椒病毒对于人类来说只是一个匆匆过客，不过，人类却在它们的传播上起到了重要的作用。人类便到哪里，哪里的辣椒就会遭殃，所以，农家肥虽然绿色环保，但也可能成为许多植物病害传播的重要途径。
PPMoV的传播过程。图片来源：Mya Breitbart
在便便中找到这样一些植物病毒对于人类本身来说无关痛痒，而科学家们却看到了它们潜在的利用价值。拿PMMoV来说，在通过人类消化道那么残酷的环境之后还能维持感染性，说明了它自身的稳定性极佳，这个特性可以被用来制造抵御肠道病毒的口服疫苗。
与肠道共生细菌不同的是，在人类肠道里找到的病毒还没有被发现能够直接参与人体能量代谢等生命过程，也没有发现它们对人类本身有直接的益生作用。然而，如果把肠道里的病毒全部清空可能会给人体带来很大的麻烦，因为失去了噬菌体的制约，肠道内的生态环境就有可能出现失调。不过，这也给医生们提供了一个很好的策略，通过噬菌体来调控人体肠道内的菌群平衡。
除了噬菌体，辣椒病毒和一大堆未知的病毒，人类的肠道里面还能找到很多能够导致人类疾病的病毒，比如甲型肝炎病毒，戊型肝炎病毒，腺病毒，诺如病毒，柯萨奇病毒，脊髓灰质炎病毒，呼肠孤病毒和轮状病毒等。这些病毒往往通过粪便排出体外，并会通过”粪-口途径“在不同个体间传播，它们在感染人体后，轻则会导致感冒和腹泻，重则会导致急性肝炎，肢体瘫痪以致死亡。
所以，为了自己和他人的健康，便便后一定要记住认真洗爪。
参考文献：
- Breitbart M, Hewson I, Felts B, Mahaffy JM, Nulton J, Salamon P, Rohwer F. Metagenomic analyses of an uncultured viral community from human feces. J Bacteriol. 2003; 185:6220-6223
- Zhang T, Breitbart M, Lee WH, Run JQ, Wei CL, Soh SW, Hibberd ML, Liu ET, Rohwer F, Ruan Y. RNA viral community in human feces: prevalence of plant pathogenic viruses. PLoS Biol. 2006; 4:e3
- Kim MS, Park EJ, Roh SW, Bae JW. Diversity and abundance of single-stranded DNA viruses in human feces. Appl Environ Microbiol. 2011; 77:8062-8070
