病毒對人類健康與糧食安全構成重大威脅，同時也影響著自然界中生物的興衰。它們不僅能引發各種動植物疾病，甚至還能影響藻類或各種微生物的族群數量，進而牽動整個生態系統。然而，病毒究竟在地球上存在了多久？又是如何起源並隨著宿主一同演化？這些問題至今仍沒有明確的答案。
不同於動植物能透過化石留下演化的痕跡，病毒沒有骨骼，不會在地層裡留下印記，因此它們的歷史長期籠罩在迷霧之中。近年來，研究人員將焦點轉向一類特別龐大的病毒—巨病毒（giant viruses）。這些病毒的基因體遠比一般病毒複雜，攜帶的基因數量甚至可以超越部分細菌。它們能感染各式真核生物，包括動物、真菌、藻類、變形蟲與鞭毛蟲，在生態中扮演舉足輕重的角色。若能推算出巨病毒的「誕生年代」，我們就能把病毒放回地球演化的時間軸中，重新理解它們的位置與意義。
為了彌補病毒沒有化石紀錄的缺陷，中央研究院植物暨微生物學研究所顧銓博士研究團隊提出了一種創新方法：利用宿主的演化年齡作為病毒定年的校準點。巨病毒往往對宿主具有專一性，有的只感染脊椎動物，有的只感染昆蟲，還有的只感染特定藻類。正因為如此，就能藉由宿主出現的年代，來推算這些病毒最早可能起源的時間。舉例而言，如果某一群巨病毒只感染鳥類，那麼它們的最近共同祖先必然誕生於鳥類出現之後；如果一群病毒專屬於鱗翅目昆蟲，那麼這些病毒的歷史就不可能比蝴蝶和蛾更久遠。也就是說，透過「宿主出現的時間」來推算「病毒可能的起源時間」。
研究團隊從資料庫蒐集了各類真核生物宿主的起源年代，為巨病毒的演化樹設下45個「時間地標」，再把這些地標和演化樹上各個「枝幹」長短做交叉分析產生時間樹。研究結果令人驚訝：巨病毒大家族（核胞病毒門Nucleocytoviricota）的共同祖先（LNCA）大約出現在7億年前，比真核生物的祖先（LECA，約21億年前）至少晚了10億年！這也意味著，巨病毒並不是生命起源的「老祖宗」，更不是「生命的第四域」，而是後來才登場、並逐漸在演化舞台上嶄露頭角的角色。
雖然巨病毒比真核生物年輕，但它們並不安分。研究發現，在過去的歷史裡，巨病毒從最初的變形蟲宿主經歷過多次「換宿主」的大冒險，並且不只一次轉而感染動物。這些轉換不僅改變了它們的演化方向，也誕生了像「非洲豬瘟病毒」（African swine fever virus）和「虹彩病毒」（Iridoviridae）這樣的重要病原，前者重創全世界的養豬產業，後者則影響昆蟲、蝦類和各種脊椎動物。
研究也特別指出，巨病毒起源的時間點剛好落在地球氧氣開始快速增加之後，即所謂的「新元古代氧化事件」（NOE）之後。氧氣的提升讓多細胞動物生命繁盛起來，也讓依靠宿主粒線體的巨病毒有了更大的能量舞台。換句話說，沒有那一波氧氣的大幅提升，巨病毒或許根本沒有機會在地球上登場。
除了宿主轉換之外，巨病毒的大型基因體也很特別，就像一塊塊來自不同地方的拼圖。有些基因看起來像是從細菌借來的，有些可能源於古菌，還有許多則是來自於宿主或其它真核生物。這種「拼裝」行為讓巨病毒的基因庫五花八門、千變萬化，看起來好像比它們實際年齡還要古老。
更奇怪的是，巨病毒的演化速度一點也不均勻。同樣是痘病毒（Poxviridae），有些演化得飛快，像哺乳動物的痘病毒（例如天花、猴痘病毒）；有些卻極為緩慢，好比鱷魚身上的痘病毒（crocodilepox virus），兩者的差距可以大到一百倍。這些現象提醒我們，病毒的演化比想像中複雜許多，要理解它們的演化時間尺度，不能只依據簡單的分子時鐘分析。
巨病毒雖然不是地球生命史上最早的角色，但它們在對的時機出現，從原本寄生在變形蟲，一路跨足到動物、藻類、真菌、鞭毛蟲等，最後甚至演化出能感染豬隻、特定鳥類、昆蟲和其它動物的分支，對地球生態與人類社會影響甚鉅。重建出巨病毒的「時間樹」，就像幫它們繪製一份演化年表，讓我們看清楚它們何時出現、何時改變宿主，甚至如何隨著環境變化展開新的發展。更重要的是，這些研究告訴我們：病毒的歷史和地球環境、宿主演化其實緊密相連。了解這些關聯，不只幫助我們拼湊生命演化的大圖，也可能在未來面對新興病毒時，提供一個長遠的視角，幫助我們預測它們可能的走向。
【論文】
Host-Calibrated Time Tree Caps the Age of Giant Viruses
Mol Biol Evol. 2025 Feb 3;42(2):msaf033. doi:10.1093/molbev/msaf033.