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关于病毒的起源

更新时间:2020-07-05 06:58点击:

  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。

  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。

  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。

  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)。

  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%”。

  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。

  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。”

  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。”

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