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巨型病毒点燃进化树之争

来源:未知 编辑:admin 时间:2019-05-06

  进化生物学家从来都不知道是什么制造了病毒,对它们的起源争论了十几年。但一组叫作Klosneuviruses的巨型病毒的新发现可能是“缺失的环节”,有助于解决争论或者引发更多的争论。

  2003年,研究人员报道发现了巨型病毒,并将其命名为Mimiviruses。其携带的基因表明,它们的原型可以生活在宿主细胞外。这项发现使研究人员分成了两大阵营。一组认为,病毒一开始是自给自足的微生物,受困于其他细胞内,最终变成了寄生生物,并抛弃了它们不再需要的基因。另一组将病毒视为微粒,并在数亿年中抢夺宿主有机体的基因材料。

  4月6日发表在《科学》杂志上的一项研究为后一组的想法提供了证据病毒是由偷来的部分拼接而成的。但它已经引发了争论,并且是不太可能得到解决的纷争。

  继Mimivirus的发现后,一些科学家发展了一种理论,将病毒放到进化树的根源。他们提出,病毒构成了“第四领域”,与细菌、真核生物(细胞包含内部结构如细胞核的微生物)以及叫做古生菌的细菌大小的微生物并存。

  Mimiviruses直径400纳米,大约是大肠杆菌细胞宽度的一半,能在显微镜下看到,它们包含DNA编码分子,将RNA信息转变为蛋白质,在这方面它们是独特的。普通病毒让宿主细胞为它们生产蛋白质。

  发现Mimiviruses的团队认为,病毒制造自身蛋白质的能力表明,这些病毒巨人起源于可能不再存在的古代独立生存的细胞类型。“它们重新启动了关于病毒生存本质的讨论及其与细胞世界的关系的辩论。”法国艾克斯马赛大学进化生物学家、Mimivirus最初论文合著者Jean-Michel Claverie说。

  通过比较病毒和真核宿主内病毒的基因序列,这个问题可以得到解决。Mimiviruses包含太少像真核生物的基因,以至于不能完成可以确定它们进化关系的统计分析。这种困难由于病毒基因组变化太快而雪上加霜。

  Klosneuviruses可以填补这个空白。它们的基因组包含许多酶的编码和用于制造蛋白质的其他分子机制。其中一部分从未在病毒中见到过,包括Mimivirus中。“它们是我们以前没有发现过的缺失一环。”该研究合作者、加州核桃溪市联合基因组研究所微生物学家Tanja Woyke说道。

  Woyke和同事在奥地利的污水处理厂研究细菌分解污物时偶然发现了Klosneuviruses。他们通过测序样本基因组识别微生物,发现其4个基因组与Mimiviruses类似。

  研究人员使用复杂的软件追踪其神秘基因组的进化史,发现转译基因似乎是在数亿年里一个接一个地被拾取。他们说,这个证据支持了病毒偷取部分基因组的想法。“不过,这是可能的,Mimiviruses和Klosneuviruses以不同方式起源,使病毒起源的两种想法变成可能。”新研究的合作者、联合基因组研究所生物信息专家Frederik Schulz说。

  目前尚不清楚哪个真核生物奉献了基因给Klosneuvirus。因为没有认定宿主,研究人员还不能让病毒生长。这种病毒似乎并不像Mimivirus和其他已知巨型病毒那样能够感染相同类型的变形虫。

  Claverie指出,大部分Klosneuviruses的转译机制不匹配任何其他已知微生物的基因组。他担心,用于推断病毒起源的计算模型可能捡起样本中剩下的DNA片段,进而可能会污染数据。“在我相信它们的进化论解释之前,我正等着看一个在试管中与宿主分离的真正病毒。”他说道。

  南巴黎大学的进化生物学家David Moreira并不认为这是必要的。他说,很多进化工作可能在基因组单独进行,他很高兴看到越来越多的论文得出病毒不是生命第四领域的结论。

  Mimivirus共同发现者、艾克斯马赛大学微生物学家Didier Raoult说,这个最新发现不会解决争论,但这是一个很好的发现。“我们正在发现完全被忽视的世界的一部分,需要耐心。”(来源:中国科学报晋楠编译)

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