多样性特别是生物多样性几乎是一个家喻户晓的概念、众人皆知的词语。生物多样性保护更是当今人类所面临的最重要议题之一。而异质性概念则往往与多样性相混淆，然而越来越多学者开始认识到两者之间其实存在实质的差别。有学者采用诗人Robert Frost (1916) 《未走的路》中的诗句强调异质性与多样性的差别：“一片树林中，有两条路，我选择了其中人迹稀少的一条，我的一生从此改变”。而也有众多学者认为多样性和异质性就像一枚硬币的两面，尽管看起来不同，但所代表的价值其实是相同的。  

　　以上近乎对立的认知促使人们不得不思考对于“异质性”这一概念的用法。以哲学家为代表的一些学者认为：多样性与异质性之间存在着相冲突而不是等价可交换的意义。以生态异质性和多样性为例，异质性强调的是物种之间相互作用而整合形成的整体，而多样性则隐含着区分（不同物种），而不是整合。实际上最常用的生物多样性指标就是物种数量。例如：我们说云南是我国生物多样性最高的省份，其最常用的指标（说法是），云南动植物种类占全国的一半以上，这里的“种类”就是指物种数量。 　　  

　　如果多样性和异质性果真是同一硬币的两面，那么谁能够回答：与全国相比，云南生态异质性如何？ 基于这样的思考，或许我们可以倾向于认为，先前提到的哲学家看法（多样性和异质性是林间岔道）应该更有道理！ 撇开哲学家和语言学家对其词意的“咬文嚼字”，异质性（如果不同意它们的不同，请容许暂且借用这一词）本身是一客观存在的事物特征。例如，一片混交林（作为一个生态系统），显然要比一片人工栽培的纯林（另一森林生态系统）异质性要高。类似地，原始森林生态系统其异质性一般要比人工林或原始林破坏后恢复的次生林要高（但原始森林多样性并不一定很高，例如东北原始针叶林）。如果仅仅做上述这样概念上的论述，对科学研究来说显然是不够的，因此量化异质性成为一项必要性的工作。 但迄今为止，文献中鲜有人明确提出度量异质性的指标或模型。这或许也就是要回答“云南异质性如何”问题并不那么简单的原因。实际上，如果进一步将问题具体化为：云南生态系统、生态环境、或生态景观异质性如何？则问题似乎更有意义？但无论如何细化，似乎与云南生物（态）多样性都没有直接关系。  

　　鉴于度量异质性的困难，马占山课题组近年来提出了基于泰勒幂法则 （Taylor’s Power Law：TPL）模型度量异质性的方法，包括将TPL从经典种群水平扩展到群落和生态景观尺度，并取得了一系列的成功应用。例如，2020年初正是通过对新冠肺炎感染时空分布格局异质性的分析，成功估计了世界范围内聚集感染临界水平(Ma 2021: Advanced Science)。 又例如马占山与泰勒合作研究从菌群异质性角度提出了对经典“红皇后”进化假设的补充。而近日发表于“Computational and Structural Biotechnology Journal” 则是将TPL从单种病毒（例如COVID）扩展到人体所包含的所有病毒种类（也就是“病毒组”）。该研究获得了人类病毒组异质性空间变化参数b=1.916, 这一异质性水平与人类细菌菌群异质性相差无几（b=1.926），或许基本就在测量的误差范围之内。 那么这一参数究竟有什么意义？如果做跨学科类比，物理学中有诸多基本参数，例如地球上某一经纬度重力加速度是一常量（g=9.8)；而不同物质通常有各自的比重。其实际意义则有待于未来应用研究扩展，例如疾病可能会影响病毒组异质性，而异质性变化可能也会反映人体宿主的健康状态。 　　  

　　至于为什么病毒组的异质性与细菌异质性类似，其原因可能在于：现阶段病毒组研究所鉴定的病毒绝大多数其实是噬菌体（也就是寄生于细菌的病毒：该文分析的病毒组数据中噬菌体比例占80%)。也就是说，噬菌体的分布似乎是由它们宿主决定！而这一解释仅仅是一个假设，需要未来通过对更多病毒组成员的鉴定，而进行更广泛的验证。与细菌不同，目前对病毒种类的分子鉴定可以说是起步不久。例如估计哺乳动物身上所携带的病毒种类超过30万种，但迄今鉴定出的病毒种类可能不足1%。 而病毒的高度变异性也使得对其分类鉴定更加困难。因此，无论是对病毒组多样性、还是异质性的研究任何结论都需要未来深入研究做出检验。 　　  

　　虽然目前病毒组中绝大多数种类是噬菌体，这一比例使得其研究结论有一定不确定性。但或许这一比例就反映了病毒组本来面目。噬菌体对地球生态系统、特别是海洋生态系统的正常运转有着极其其重要的作用。海洋中生物量的90%是微生物，而它们产生了地球上50%氧气。假如没有了噬菌体的存在，海洋生态系统中有些细菌可能爆发，另一些可能灭绝，而无论哪些爆发、哪些灭绝，或许都可能造成地球上氧气的供应失去平衡。类似地，人类病毒组所含有的个体数量可能高达380万亿，是人体内细菌数量的百倍以上。这其中很大一部分是人体细菌的噬菌体。如果没有了噬菌体对我们体内肠道细菌群的“看管”调节，肠道菌群可能就不一定总是人类健康盟友了。换句话说，噬菌体仿佛就像驻扎在我们体内的常驻防化部队！ 　　  

　　回到本文的开场白，或许比获得异质性b=1.9x更重要的是对异质性概念认知的重要性。事实上，一些反对生物多样性保护的人士正是利用了多样性概念中的一些漏洞。地球上物种灭绝本身是一个自然过程，而物种数量显然在很大程度上受到分类学技术和方法的影响。就比如，微生物多样性在10多年前还仅仅是一个概念，因为在宏基因测序技术之前，人类对90%以上细菌种类是浑然不知。 而今天对病毒组多样性的研究其实跟10年前对细菌菌群研究差不多。生物多样性保护显然不应该仅仅限于高等动植物，但在现阶段就讨论如何制订微生物多样性保护目标显然不那么现实。或许保护菌群或者病毒组赖以生存的宿主生态系统可能更具有可操作性。而对生态系统的描述，异质性概念则更加适合。 　　  

　　越来越多研究也表明多样性与生态系统稳定性关系其实本质上是异质性与稳定性关系， 因为从生态系统服务（功能）角度来看，很多物种其实是提供相互重叠的服务（功能），甚至有一部分或许就是“滥竽充数”。 综上可见，加深对异质性研究具有重要的科学和现实意义！ 　　  

　　论文出处：Ma ZS (2020) Spatial heterogeneity analysis of the human virome with Taylor’s power law. Computational and Structural Biotechnology Journal, 19:2921–2927