为环境生物类专业研究生开设《环境病毒学》选修课的意义探析

　　摘要：环境病毒学研究病毒在环境中的生存、繁殖、进化和传播的规律，以达到防治和监测有害病毒的污染以及利用病毒消除污染物的目的。由于病毒在结构、组成、繁殖、遗传、进化和传播方面具有高度特异性，可直接决定细胞生物的活性和数量，进而在生态系统的循环和平衡过程中具有关键作用，因此，环境病毒学在环境生物学中具有独特地位，不能只是被简单地归为环境微生物学的一个分支。尽管众多高校设有环境生物类专业，但开设《环境病毒学》课程的院校寥寥无几。主要原因包括对《环境病毒学》学科的特殊意义缺乏认识，师资力量不足和环境生物类专业研究生的基础生物学知识薄弱。开设“环境病毒学”选修课将有助于环境生物类专业的研究生更好地理解环境议题，提高解决环境问题的能力，开拓研究创新的机会和成为未来的师资力量。

　　作者：郝越力

　　关键词：课程设置；环境病毒学；环境微生物学；环境生物学；环境生物技术与工程；环境科学与工程

　　中图分类号：G640文献标识码：A文章编号：1674-9324（2012）06-0051-02

　　一、环境病毒学的知识范畴及特点

　　环境病毒学是通过研究病毒在生态环境中的行为达到防治环境污染目标的一门学科。病毒在生态环境中的行为主要包括生存、繁殖、进化和传播，是关于病毒种类和数量在空间和时间上的变化规律。防治环境污染的目标包括防治和监测有害病毒的污染以及利用病毒消除细胞生物或化学污染物。具体来说，环境病毒学可包括如下八个方面的内容。（1）发展简史1-4：如病毒的发现，病毒水质标准的建立过程以及从环境中提取病毒方法的建立过程；（2）研究方法1-3，5：如采用培养、免疫学和分子生物学方法监测病毒以及从环境介质中提取和分离病毒；（3）环境中病毒的多样性3，6-8：如动物、植物以及原核生物的病毒；（4）病毒在环境中的生存和繁衍1-4：如环境因子对病毒生存的影响和病毒感染宿主的动力学；（5）病毒在环境中的进化；8：如病毒起源、进化机制以及高危病毒进化预测；（6）病毒在环境中的传播1，9：如病毒在土壤和大气中的传播机制；（7）病毒的消毒1-2：如采用不同的消毒剂在不同的环境介质和条件下对不同病毒的消毒效果；（8）利用病毒防治环境污染—噬菌体生物技术3-4，10-11：如利用噬菌体杀死引起赤潮的蓝藻和引起污泥膨胀的丝状细菌以及噬菌体对地球碳循环中大气二氧化碳含量的影响。传统环境病毒学包括病毒的消毒和通过培养及免疫学方法对病毒进行检测。其内容是建立在大量的科学研究基础之上的确定性的规律认识。现代环境病毒学主要包括采用分子生物学技术研究病毒的生态行为、消毒机制以及监测方法以及利用病毒防治环境污染，特别是通过噬菌体生物技术消除生物和化学污染物。其内容处在快速发展中，具有较高的前瞻性，如病毒在土壤和地下水中的传播以及水生噬菌体的生态。环境病毒学具有涉及知识面广，分子生物机制突出和应用性强的特点。由于研究病毒在环境中的行为以及病毒通过专性寄生决定细胞生物的活性和生存，因此，环境病毒学的知识范畴较广，涉及不同的生态系统知识，如地质学、土壤学、水文学和大气学等，以及不同的生物知识，如动物学、植物学、细菌学和真菌学等。由于病毒无细胞结构，其生物过程的描述主要在分子水平上，分子生物学特征突出。环境病毒学不同于病毒生态学，其主要目标是防治环境污染，因此应用性较强。

　　二、《环境病毒学》课程设置状况及原因剖析

　　尽管众多高校设置了环境生物类专业，但开设《环境病毒学》课程的院校寥寥无几。本文作者于2006年在南开大学环境科学与工程学院为硕士研究生开设了《环境病毒学》选修课。至今尚不知有其它院校开设此课程。目前的课程设置状况可能由如下三方面的原因所致。其一，环境生物类专业的科教人员对环境病毒学在环境生物学中的特殊地位认识不足。很多人员偏重于将环境病毒学归于环境生物学的分支学科环境微生物学之下的一个偏狭的、更深层次和更加专门的次分支领域，忽略了病毒在结构、遗传和进化方面与细胞生物的巨大差别，病毒种群是由异质性群体相关基因组构成的准种并因此极具多样性和变异性，可直接影响甚至决定各种细胞生物的活性、生存、繁殖和进化的过程并进而在生态系统循环和平衡过程中具有关键作用，对防治环境污染有特殊意义。其二，师资力量不足。由于环境病毒学在国内高校属于新课程，师资培养尚需一段时间。一方面，课程会涉及不同的环境系统知识与不同的细胞生物和非细胞病毒生物知识的结合；另一方面，课程的部分内容具有前瞻性，教学材料需通过对科技文献的追踪和提炼来获得，增加了授课难度。其三，环境生物类专业的学生在基础生物学知识方面有待加强。这些知识包括分子生物学、基础病毒学、生物化学、细胞生物学、遗传学、以及基础微生物学、植物学和动物学。由于病毒的分子结构特征，分子生物学的基础知识尤其重要，是深入理解病毒生态行为机制的基础。

　　三、为环境生物类专业的研究生开设《环境病毒学》选修课的意义

　　为环境生物类专业的研究生开设《环境病毒学》选修课至少具有如下四个方面的意义。首先，有助于学生更好地理解环境议题。因为许多环境议题与去除有害病毒的污染和利用病毒消除污染物有关。如饮用水处理各工序对病毒的去除以防止人体感染病毒，污水处理的终端消毒以防治地表水的污染，城市固体垃圾渗滤液的处理以防治病毒对土壤和地下水的污染，各种水体处理后的水质病毒标准与监测，大气中病毒颗粒通过气溶胶和飞沫的传播，医疗设施中各种用具和器械的常规消毒，传染病爆发期间公共设施的消毒，病毒对规模化养殖和栽培的威胁，城市化与人口流动给防控病毒性传染病爆发所带来的挑战，水生病毒对不同水生生物群体数量的影响，噬菌体通过影响浮游光合细菌对全球碳循环的影响，噬菌体对污泥活性的影响和污泥减量化，以及噬菌体对赤潮爆发的控制等。由于环境问题的复杂性，解决环境问题需综合考虑多方面的因素，以防止在解决问题的同时制造出更多的问题。开设《环境病毒学》课程有助于环境生物类专业的研究生在思考和解决环境问题时将病毒作为影响因素和潜在的技术选择，设计更加完善的解决方案，提高综合解决环境问题的能力。环境病毒学有许多前瞻性研究领域，如用分子生物学手段监测环境中的病毒，病毒对环境中不同生物群体进化过程的影响，高危病毒的进化，以及用噬菌体控制环境中的有害生物。因此，开设《环境病毒学》课程将有助于环境生物类专业的研究生开拓新的研究领域和创新机会。最后，开设《环境病毒学》课程可以吸引和培养环境生物类专业的研究生成为未来讲授该课程的师资力量。本文来自《中华实验和临床病毒学》杂志