生命|病毒到底从哪儿来的?和整个地球上的其他生命完全不一样

关于病毒的起源,目前主要有三种假设 。作为具有遗传物质的有机体,病毒可能是从细胞演化而来,也可能起源自远古时期能自我复制的RNA分子 。
【生命|病毒到底从哪儿来的?和整个地球上的其他生命完全不一样】病毒是一种微小的寄生体,在我们所生活的星球上无处不在 。一个可能会让你震惊的事实是,地球上的病毒数量比宇宙中的恒星还多 。
病毒与地球上其他的生命形式截然不同,既不能说它们是“死”的,但说它们“活着”也有些牵强 。
这些微生物存在的目的只有一个,那就是感染其他生物,无论是细菌、动物还是植物 。
这些感染源从何而来?没有人真正知道答案 。不过,科学家们提出了三种可能的病毒起源假说 。

生命|病毒到底从哪儿来的?和整个地球上的其他生命完全不一样
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人类免疫缺陷病毒(HIV)的结构
渐进假说
渐进假说(progressive hypothesis),顾名思义,是指病毒由简单的遗传片段发展而成 。这与人类从类人猿进化而来的过程有些相似 。
该理论认为,病毒只是特殊的遗传信息片段 。这些基因片段以某种方式获得了在活细胞中自由进出的能力 。毕竟,病毒实际上只是被蛋白质外壳保护的DNA或RNA片段 。
最有趣的是,这一假说暗示了病毒可能来自于我们自身的基因 。
在我们的基因组中,有一类名为“转座子”的特殊基因,也被称为“跳跃基因”,足见它们的特殊性 。
这类基因具有从基因组中某个位置“跳跃”到另一个位置的能力,换言之,它们可以从原本的位置解离或通过复制转移到另一个基因位点上 。

生命|病毒到底从哪儿来的?和整个地球上的其他生命完全不一样
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拟菌病毒(Mimivirus)的结构
这些基因也被认为是自私的 。它们“希望”自己被复制,并接受更多的能量和“关注” 。就像兄弟姐妹在争夺父母的感情一样,这些基因也“想要”受到宠爱 。然而,对于生命的繁荣来说,这是不可行的;所有的基因都很重要 。
因此,这个理论背后的含义就是,病毒实际上正是“跳跃基因”,它们在“缺少关注时决定离家出走”,由此演变成一股新的势力 。
这也是为什么渐进假说又被称为“逃逸假说”(escape hypothesis)的原因 。它们获得了离开细胞的能力,与一些蛋白质形成伙伴关系,并一起感染其他细胞;感染后,它们的DNA或RNA会强行进入宿主的基因组,开始复制和加工 。经过不断的自我复制,它们继续感染其他细胞 。
像人类免疫缺陷病毒(HIV)这样的RNA病毒,其工作方式就像转座子一样 。它们的RNA在进入细胞后,一种逆转录酶会将其转录为DNA;然后,这些DNA进入宿主的基因组,迫使宿主开始制造病毒蛋白质 。
尽管如此,渐进假说并不能解释一些很明显的问题,比如为什么有些病毒具有细胞所没有的独特结构,如刺突蛋白 。转座子和病毒在演化史上的出现孰先孰后,目前尚无定论 。
退化假说
与渐进假说相反,退化假说(regressive hypothesis)并不认为病毒会不断发展,甚至还能为自己考虑 。事实上,病毒应该是简化的寄生形态 。
一般病毒大小通常在200纳米以下,但有些病毒非常大,比如天花病毒;世界上最大的病毒是拟菌病毒(Mimivirus),直径可达750纳米,相当于一根发丝直径的50倍 。拟菌病毒的基因组比一些细胞体还大,一开始被误认为是一种革兰氏阳性菌;它们甚至能被更小的病毒感染 。
面对如此巨大的病毒,科学家们开始推测,病毒可能来自于一些非常复杂的祖先有机体,而这些生物可能组成了一种共生关系 。
随着时间的推移,其中一个有机体可能会变得过度依赖另一个有机体,从而失去其繁殖和进行代谢过程所必需的基因 。
在进化上,摆脱这些多余的基因是一个重要的决定:没有必要浪费时间和精力来维护某些功能重复的基因,因为伴侣做了大部分的工作 。
基本上,这就是一种完美的共生关系演变成一种“有毒”的寄生关系 。于是,病毒出现了!拟菌病毒的感染策略支持了退化假说 。这种病毒会感染阿米巴变形虫,但它体积很大,基因组也很大 。可以说,它携带着属于另一个时代的复杂基因 。
总之,病毒实际上是演化成寄生性有机体的受供养细胞 。演化并没有让它们向前迈进一步,反而是倒退了一步 。


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