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[教学日志] 病毒是我们的祖先

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发表于 2013-1-14 10:34 | 显示全部楼层 |阅读模式
       一提起病毒,我们立刻会想起2002年引起全国上下一片恐慌的SRAS病毒、让人谈虎色变的艾滋病毒,以及其它种种能引发致命疾病和传染病的病毒。在微生物界,假如细菌留给人的印象是好坏参半的话,那么病毒留给人的印象只能用“劣迹斑斑”来形容。的确,病毒不仅是当代社会危害人们生命安全的恶徒,在历史上也曾经夺走过成千上万人的生命,它们的罪恶实在是“罄竹难书”。

       但是假如现在有人告诉你,病毒可能是地球上所有的生命,当然也包括人类的共同祖先,我想你肯定要大跌眼镜,或者生出“自家人不认自家人”的感慨。但是撇开一切感情因素,随着一种新型病毒被发现,我们恐怕要不得不承认,这个害人精完全有可能是我们的共同祖先。新发现的这种病毒名为“mivirus”(英文意思“酷似细菌的病毒”),是在英格兰北部工业城市布拉德福德的一座冷却塔中提取出来的。

       事情还得追溯到1992年;当时,一位法国微生物学家发现,从冷却塔中提取的变形虫感染上了一种神秘的寄生微生物。这位微生物学家以为这种微生物是一种细菌,因此只是将其保存在一个冷冻设备中而没太在意。后来,这种微生物被辗转运到了法国地中海大学的一家微生物实验室。另外两名微生物学家在电子显微镜下发现,这种“细菌”与他们所见过的任何细菌都完全不一样,它的外壳是一个由20个三角形组成的多面体。而且,因为它只能寄生在变形虫身上,自己没有生活“自理”能力和“生育”能力,因此毫无疑问这是一种新型病毒。

       但这个病毒可不是一般的病毒。在迄今发现的病毒中,较大的直径为300-450纳米,较小的直径仅为18—22纳米,而这个病毒直径达500纳米——如果从这种病毒带有绒毛的外表算起,它的直径为750纳米,不单比所有其他病毒都大上几倍,而且比许多细菌都大。因此,可以说这是个不折不扣的病毒中的“巨人”。

       2004年,研究人员完成了对这种巨型病毒的基因测序工作。测序结果表明,这种病毒的DNA大约包含了911个基因,其中有大约一半是科学界未曾见过的新基因,这一点很不同寻常,因为绝大多数病毒的基因甚至不到两位数(比如,艾滋病病毒只有9个基因,丁型肝炎病毒则只有1个)。此外,它的基因组里还包含了指导DNA进行自我修复和复制的基因,而这在一般的病毒上是从来没发现过的。因为在人们眼里,病毒没有细胞结构,寄生在细菌、动植物细胞上,自己没有“生育”能力,要靠寄生对象来完成复制和繁殖,当然也没必要拥有指导自我复制的基因。由此科学家推测,mivirus可能曾经有过独立生活和生育的能力,但是后来不知什么原因导致这种能力丧失了,现在成了不折不扣的”寄生虫”。

       病毒因为有高度的寄生性,完全依赖寄生对象的能量和代谢系统来获取生命活动所需的物质和能量,离开了寄生对象,它就只是一个没有生气的大化学分子而已,所以科学界几乎不承认病毒是一种独立的生命形式,认为病毒不过是侵人细胞并控制了细胞的某些结构的简单的基因片断。可是现在遇到了这么一个巨大而复杂的病毒,着实让科学家们吓一跳,就好比在海面上见惯了敌军小巧的快艇,如今突然发现一艘装备精良的航空母舰近在咫尺一样。

       此外,科学家经过细致的研究发现,这种病毒还能被其它更小的病毒感染,为别的病毒服务。在生物学上,当病毒寄生到别的生物体上时,我们就说那个生物体感染上了病毒。细菌、动植物细胞作为能够独立生活的生物体被病毒感染是可以理解的,因为它们有“资本”供养“食客”;而作为“食客”的病毒用偷来的食物再去供养别的“食客”,这就有点不好理解了。在这种时候,它们俨然已经不再是“食客”,而是成了“主人”,与那些细菌、动植物细胞有了更多的相似性。
由此看来,巨型病毒打破了过去一贯认为的病毒和细胞生命形式之间不可逾越的界限。除此之外,一些生物学家还认为,这一发现引发了一场有关生命起源与进化的争论。   

       在进化生物学中,病毒一度被排除在生命进化的族谱之外。原因就是病毒无法在没有寄生对象的情况下进行繁殖,因此从这一情况推论病毒必定是在第一个细胞(细菌也是一种细胞)出现以后产生的。这就是说,病毒虽然比细胞更简单,但因为它出现的时间要比细胞晚,所以在生命进化的族谱上,我们不能从细胞上溯到病毒。而现在一批科学家倾向于认为事情远比想像的要复杂。前面已经提到,Mimivirusde基因组里包含有指导DNA进行自我修复和复制的基因,根据这一点,有科学家推测,它很可能是具有独立生存能力的完全生命形式的后代,只是后来退化成了寄生生物。而从Mimivirus的基因组比起细菌来叉过于简单,且没有细菌所特有的细胞壁这两点来看,这个Mimivirus病毒的祖先不可能是细菌,而是病毒。

       既然病毒比细胞简单,同时在远古的时候或许还能独立生活,那么我们可以大胆推测,Mimivirus的祖先可能在细胞出现以前就已经存在了,说不定地球上最简单的细胞生物——细菌就是由此类病毒进化来的。假如这种观点得到证实,那么Mimivirus病毒很可能就成为我们的祖先了。

       Mimivirus的发现在微生物学界引发了一轮寻找巨型病毒的热潮。2005年底,加拿大科学家开始对一种十多年前在墨西哥湾地区采集到的巨型病毒进行基因测序,并乐观地认为,他们还能够找到比Mimivirus大得多的病毒。英国科学家则发现了一种能起神奇的抗衰老作用的巨型病毒。这种病毒具有让人难以置信的能力:当它的寄生对象将要死亡之时,这种人侵的巨型病毒为了避免与其同归于尽,会设法延长寄生对象的寿命来保证自身的发展。在这里,病毒和它的寄生对象看来已经化敌为友,同舟共济了。
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