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关于病毒的起源
网友【发现了】于【太平洋时间 2020-03-18 20:28:01】分享在【身心健康最重要】版块    6967    2    10

地球上的生物都起源于同一支原始细胞体——这是我们一贯的认知。但有两位研究人员证明,病毒可能是另一个生命谱系的见证者!另一种生命起源,它有可能存在吗?

“我们的研究成果被视为异端邪说!”美国伊利诺伊大学进化生物信息学实验室的古斯塔沃·凯埃塔诺-安诺莱斯(Gustavo Caetano-Anollés)感叹道。不过这位生物学家对此并不惊讶:没人能在质疑一个神话后还能全身而退,而且还是有关生命起源的神话。

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冠状病毒

关于生命起源,目前被广泛接受的版本源自1970年代末。38亿至35亿年前,即地球形成几亿年后,温热海洋覆盖全球,各种分子不断相互作用。几种生命细胞体为了享用“原始汤”的资源而你争我夺。繁殖最多的一支最终独占了这汪热水,繁衍出此后的所有生物。

这个赢家名叫LUCA(Last Universal Common Ancestor,最后普遍共同祖先)。从细菌到大象,它的后代构成了生命的三域系统,形成了巨大的进化树。在它繁殖能力阴影下,其他所有原细胞谱系都衰败消失了。

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疱疹病毒

所有的……除了病毒。这就是古斯塔沃·凯埃塔诺-安诺莱斯与同事阿尔上·纳西尔(Arshan Nasir)的“异端邪说”。他们认为,现代病毒并非LUCA的直系后代,而是其竞争者的后代。换言之,它们源自另一种生命方式!

一开始,这些病毒的祖先可能寄生于LUCA。它们改变了自己的细胞机制,放弃了一些内在功能及控制基因——这是典型的还原进化(reductive evolution)。然后,它们继续自我简化,直至完全依赖于宿主,失去了目前被视为不可或缺的生物属性(如细胞分裂或吸取外部能量的能力),只保留了能使细胞为之所用,从而保证自身传播的最起码的能力。

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人类免疫缺陷病毒

这与生命史的官方版本显然不符,该版本认为病毒只是LUCA原细胞的意外分支。

在这一版本中,原始汤里充斥着原细胞的组织碎片——DNA、RNA片段或细胞膜。这些物质在生物层面上没有活力,但具有化学活性。“出于偶然,极少数片段具有的物理化学性质使它们能够在细胞内部自我复制,从而存在至今。”法国南巴黎大学微生物多样性、生态和进化研究组主任洛佩兹-加西亚(Purificación Lopez-Garcia)指出。她并不相信这种新说法。

1100万种蛋白质

这两位“异端分子”于2015年9月发表了他们的论文。与大部分旨在建立生命进化树的研究相反,他们的研究并不基于对基因的比较,而是对蛋白质形态的比较,更精确地说,是比较组成它们的各种结构域(protein domain)。

正是它们对环境起化学作用,从而赋予蛋白质以功能。“我们比较的不是基因序列,而是它们产出的蛋白质三维结构。”古斯塔沃·凯埃塔诺-安诺莱斯总结道,“但和使用基因序列一样,也能描述这些结构的进化史。”出于同样的逻辑:产生结构相近的蛋白质的两种实体拥有共同祖先。

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狂犬病病毒

古斯塔沃·凯埃塔诺-安诺莱斯从1990年代末就开始使用这种方法,当时它还是刚刚兴起。而截至目前,他以此勾画出的进化树也总能与传统基因方法得出的进化树相符。在他看来,这种方法甚至更加可靠:“基因突变的速度比它们产生的蛋白质结构变化更快。”

为了建立病毒的进化树,他和阿尔上·纳西尔处理了大量数据。他们用强大的统计算法筛选了3640种病毒和属于三域系统的1620种细胞产生的1100万种蛋白质。借助一个囊括几千种组成和三维结构已知的蛋白质的数据库,他们比较了上述蛋白质的化学组成,首先推断出它们结构域的形态。这是一种复杂的概率计算,但古斯塔沃·凯埃塔诺-安诺莱斯表示,预测结果“现已得到蛋白质X光研究证实,准确性达95%至98%”。

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乙型肝炎病毒

然后,研究人员鉴别出那些最常见的蛋白质结构域。他们统计了1995种,其中66种为病毒所独有。很难相信造成这一切的基因源自LUCA,要是这样的话,三域系统的生物也该携有这些结构域。

他们由此得出结论:病毒源自几种迥异于我们共同祖先谱系、并与之共存的细胞。它们有着自己的进化树,但与我们的进化树交织。我们应当把它们视为生物,因为它们源自生物祖先——进化论无法想象生命物种在进化过程中失去活性。

进化的关键

法国病毒学家迪迪耶·拉乌尔(Didier Raoult)和让-米歇尔·克拉弗里(Jean-Michel Claverie)在2003年发现“巨型病毒”后也提出了这种观点。“我们也发现了病毒独有的基因。” 让-米歇尔·克拉弗里兴奋地说,“我不知道如何解释一些病毒共有的基因结构却不存在于细胞世界,除非假定它们源自先于LUCA存在的细胞祖先。”

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不仅是巨型病毒(此处为拟菌病毒),所有病毒都可能源自细胞祖先。

这种假设病毒源自细胞的理论的支持者仍然只占少数。但古斯塔沃·凯埃塔诺-安诺莱斯并不放弃:“我们的成果有着坚实基础。进化论者太执着于基因序列。大部分人还没有看到蛋白质结构分析的上升势头。”

法国巴斯德研究所的进化专家帕特里克·福尔戴尔(Patrick Forterre)认为,“要想获得正确描述病毒史的进化树,还有许多工作要做”。不过他也为这场论战感到高兴:“这有助于使病毒重新回到进化论者的视野之中,过去它们一直是重要的缺席者。”

论战正在进行:说不定病毒真是原始汤的另一群幸存者呢?

出处:新发现杂志

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