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病毒会引起全球疾病大流行,那么第一个病毒是从哪里来的?

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摘要:2018年6月30日 讯 /生物谷BIOON/ --诸如埃博拉、流感和寨卡等病毒都会成为新闻头条,这些病毒常常会因具有潜在诱发疾病和死亡的威胁而抓住人们的注意力。那么这些病毒到底是从哪里来的?并不像细菌,病毒必须依靠宿主细胞来繁殖生存,其会拦截宿主细胞进行繁殖、扩散并且诱发疾病。如今研究人员对一种名为拟菌病毒(Mimiviridae)家族名为Tupanvirus的巨大病毒进行研究,结果发现,这类病

2018年6月30日 讯 /生物谷BIOON/ --诸如埃博拉、流感和寨卡等病毒都会成为新闻头条,这些病毒常常会因具有潜在诱发疾病和死亡的威胁而抓住人们的注意力。那么这些病毒到底是从哪里来的?并不像细菌,病毒必须依靠宿主细胞来繁殖生存,其会拦截宿主细胞进行繁殖、扩散并且诱发疾病。

如今研究人员对一种名为拟菌病毒(Mimiviridae)家族名为Tupanvirus的巨大病毒进行研究,结果发现,这类病毒并不像我们当今所面对的病毒,其几乎拥有完整的“机器”来照料自己。而最近的研究发现也驳斥了科学家们有关病毒起源的争论。

病毒会引起全球疾病大流行,那么第一个病毒是从哪里来的?

冷冻病毒

就好像恐龙一样,研究人员并没有关于病毒的物理化石记录,而研究人员检测病毒并且研究其起源的一种方法就是在动物组织或土壤中寻找病毒的遗传物质,比如DNA或RNA等。尽管电影有时候可能并不会让你相信这些事情,但研究人员从未在植物的叶子或琥珀中发现病毒的遗传物质。

然而有些病毒却可以在西伯利亚的冻土层中被发现,随着全球变暖让冻结数千年的动土融化,科学家们也希望能够发现一些新东西,如今研究人员仍然只局限于精确地重建关于病毒起源的一些研究。

病毒的进化

病毒是一种营细胞生的微生物,其依赖于宿主细胞来繁殖,其主要由遗传物质(DNA或RNA)和包裹遗传物质的蛋白质构成。这些DNA和RNA序列随着时间会发生改变,遗传物质中会积累一些利于病毒存活的修饰,如今科学家们能对这些遗传物质序列进行分析来评估不同病毒的相关性以及这些病毒是如何进化的。

这些研究结果表明,病毒并不存在单一的来源,也就是说,今天我们知道的所有病毒都并不来自于同一种病毒的进化和改变;病毒有一系列独立的来源(几乎可以肯定的是,在不同的时间里)。当考虑到病毒起源时科学家们常常会做出的一种假设就是每一种病毒都会与其宿主一起进化。比如,感染人类的疱疹病毒就能随着时间而进化,其会不断适应宿主机体,以便能够持续维持感染人类宿主细胞的能力。

如果我们认为地球所有的生命形式都开始于海洋,那么我们也有理由相信,病毒也会与其海洋中的宿主一起进化,当宿主生物体从海洋移动到陆地,病毒也会不断进化,并且获得感染陆生动植物的能力。今年早些时候,研究人员通过研究发现,某些病毒或许已经有数百万年历史了,而且自从第一个脊椎动物存在以来就一直存在,但这或许无法解释病毒自身的起源。

病毒会引起全球疾病大流行,那么第一个病毒是从哪里来的?

关于起源的故事

有一种理论就认为,病毒来源于一种环状DNA(也称为质粒),其能够独立复制,并且在不同细胞之间穿梭,将遗传物质从一种有机体传递到另一种有机体,比如,有些质粒就能携带抗生素耐药性的基因,这种理论认为,质粒能从细胞中逸出,进入到另一种细胞中从而产生病毒颗粒。

另外一种理论则认为病毒能够从一种极为复杂的自由生物进化而来,比如细菌或细胞;而最近一项研究结果表明,人类机体中对记忆非常重要的一种名为ARC的蛋白质能够形成病毒样颗粒,并且在不同细胞中能够转移RNA,或许类似的远古蛋白质能够在不同有机体的转移过程中不断进化。

最近研究人员在巴西的碱湖中发现了这种名为Tupanvirus的巨大病毒,此类湖泊具有非常高的盐度和pH值,其就类似于数十亿年前地球上水生环境的状况。相比其它已知的病毒而言,Tupanvirus病毒拥有全套的蛋白质制造机器,其并不依赖于宿主细胞而反之,这项研究重新激起了科学家们对起源于复杂自由活细胞中的病毒研究的兴趣。

病毒会引起全球疾病大流行,那么第一个病毒是从哪里来的?

谁在先?

上述所有理论都认为细胞早于病毒而出现,而且在细胞存在的情况下病毒才会进行复制,然而有另外一种理论却认为,病毒先于细胞出现,在史前世界里,病毒都会以一种自我维持的实体存在,这种“古老机器”就能够复制病毒的遗传物质,随着时间延续,这些史前的病毒或许就会形成复杂的有组织的结构,最终进化为细胞样的实体结构。

当然,就目前而言,这些仅仅是理论而已,我们今天所拥有的技术和资源是无法检验这些理论并找出最合理的病毒起源解释的,一种可替换的策略或许就能够在诸如火星等其它行星上分离或识别病毒的原始形态,而停留在地球上似乎是一种更为合理的方法。

目前,诸如Tupanvirus新型巨型病毒的发现或许就能够帮助研究人员拼凑出这些病毒起源的特征,也能帮助研究人员后期更为深入地阐明这些病毒起源的分子机制。(生物谷Bioon.com)

参考资料:

【1】2014-2016 Ebola Outbreak in West Africa

【2】Past Pandemics

【3】Zika virus: still no clear answers

【4】Thirty-thousand-year-old distant relative of giant icosahedral DNA viruses with a pandoravirus morphology

【5】Global warming could unleash viruses that have lain dormant for millennia, warn scientists

【6】Explainer: what is a virus?

【7】Structure and Classification of Viruses

【8】The origin of viruses

【9】Evaluating the evidence for virus/host co-evolution

【10】How life emerged from deep-sea rocks

【11】Ancient origins of viruses discovered

【12】Viruses take center stage in cellular evolution

【13】The Neuronal Gene Arc Encodes a Repurposed Retrotransposon Gag Protein that Mediates Intercellular RNA Transfer.

【14】Tailed giant Tupanvirus possesses the most complete translational apparatus of the known virosphere

【15】On the origin of genomes and cells within inorganic compartments

【16】Viruses can cause global pandemics, but where did the first virus come from?

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