病毒會引起全球疾病大流行,那麼第一個病毒是從哪裡來的?

2021-01-15 生物谷

2018年6月30日 訊 /生物谷BIOON/ --諸如伊波拉、流感和寨卡等病毒都會成為新聞頭條，這些病毒常常會因具有潛在誘發疾病和死亡的威脅而抓住人們的注意力。那麼這些病毒到底是從哪裡來的？並不像細菌，病毒必須依靠宿主細胞來繁殖生存，其會攔截宿主細胞進行繁殖、擴散並且誘發疾病。

如今研究人員對一種名為擬菌病毒(Mimiviridae)家族名為Tupanvirus的巨大病毒進行研究，結果發現，這類病毒並不像我們當今所面對的病毒，其幾乎擁有完整的「機器」來照料自己。而最近的研究發現也駁斥了科學家們有關病毒起源的爭論。

冷凍病毒

就好像恐龍一樣，研究人員並沒有關於病毒的物理化石記錄，而研究人員檢測病毒並且研究其起源的一種方法就是在動物組織或土壤中尋找病毒的遺傳物質，比如DNA或RNA等。儘管電影有時候可能並不會讓你相信這些事情，但研究人員從未在植物的葉子或琥珀中發現病毒的遺傳物質。

然而有些病毒卻可以在西伯利亞的凍土層中被發現，隨著全球變暖讓凍結數千年的動土融化，科學家們也希望能夠發現一些新東西，如今研究人員仍然只局限於精確地重建關於病毒起源的一些研究。

病毒的進化

病毒是一種營細胞生的微生物，其依賴於宿主細胞來繁殖，其主要由遺傳物質（DNA或RNA）和包裹遺傳物質的蛋白質構成。這些DNA和RNA序列隨著時間會發生改變，遺傳物質中會積累一些利於病毒存活的修飾，如今科學家們能對這些遺傳物質序列進行分析來評估不同病毒的相關性以及這些病毒是如何進化的。

這些研究結果表明，病毒並不存在單一的來源，也就是說，今天我們知道的所有病毒都並不來自於同一種病毒的進化和改變；病毒有一系列獨立的來源（幾乎可以肯定的是，在不同的時間裡）。當考慮到病毒起源時科學家們常常會做出的一種假設就是每一種病毒都會與其宿主一起進化。比如，感染人類的皰疹病毒就能隨著時間而進化，其會不斷適應宿主機體，以便能夠持續維持感染人類宿主細胞的能力。

如果我們認為地球所有的生命形式都開始於海洋，那麼我們也有理由相信，病毒也會與其海洋中的宿主一起進化，當宿主生物體從海洋移動到陸地，病毒也會不斷進化，並且獲得感染陸生動植物的能力。今年早些時候，研究人員通過研究發現，某些病毒或許已經有數百萬年歷史了，而且自從第一個脊椎動物存在以來就一直存在，但這或許無法解釋病毒自身的起源。

關於起源的故事

有一種理論就認為，病毒來源於一種環狀DNA（也稱為質粒），其能夠獨立複製，並且在不同細胞之間穿梭，將遺傳物質從一種有機體傳遞到另一種有機體，比如，有些質粒就能攜帶抗生素耐藥性的基因，這種理論認為，質粒能從細胞中逸出，進入到另一種細胞中從而產生病毒顆粒。

另外一種理論則認為病毒能夠從一種極為複雜的自由生物進化而來，比如細菌或細胞；而最近一項研究結果表明，人類機體中對記憶非常重要的一種名為ARC的蛋白質能夠形成病毒樣顆粒，並且在不同細胞中能夠轉移RNA，或許類似的遠古蛋白質能夠在不同有機體的轉移過程中不斷進化。

最近研究人員在巴西的鹼湖中發現了這種名為Tupanvirus的巨大病毒，此類湖泊具有非常高的鹽度和pH值，其就類似於數十億年前地球上水生環境的狀況。相比其它已知的病毒而言，Tupanvirus病毒擁有全套的蛋白質製造機器，其並不依賴於宿主細胞而反之，這項研究重新激起了科學家們對起源於複雜自由活細胞中的病毒研究的興趣。

誰在先？

上述所有理論都認為細胞早於病毒而出現，而且在細胞存在的情況下病毒才會進行複製，然而有另外一種理論卻認為，病毒先於細胞出現，在史前世界裡，病毒都會以一種自我維持的實體存在，這種「古老機器」就能夠複製病毒的遺傳物質，隨著時間延續，這些史前的病毒或許就會形成複雜的有組織的結構，最終進化為細胞樣的實體結構。

當然，就目前而言，這些僅僅是理論而已，我們今天所擁有的技術和資源是無法檢驗這些理論並找出最合理的病毒起源解釋的，一種可替換的策略或許就能夠在諸如火星等其它行星上分離或識別病毒的原始形態，而停留在地球上似乎是一種更為合理的方法。

目前，諸如Tupanvirus新型巨型病毒的發現或許就能夠幫助研究人員拼湊出這些病毒起源的特徵，也能幫助研究人員後期更為深入地闡明這些病毒起源的分子機制。（生物谷Bioon.com）

參考資料：

【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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