02.11 病毒與人類進化有關?古老的病毒基因,讓人類變成了現在的樣子

因為武漢新型冠狀病毒的爆發,大家最近討論得最多的話題就是“病毒”。人們之所以會對病毒談之色變,是因為地球上殺死人類最多的東西不是戰爭,也不是自然災害,恰恰就是病毒。​

病毒與人類進化有關?古老的病毒基因,讓人類變成了現在的樣子

在人類歷史上,天花、黑死病、霍亂等瘟疫都留下了驚人的死亡數字。以天花病毒為例,1967年世界衛生組織公佈的數字表明,上世紀爆發的天花病毒殺死了上億的地球人,甚至被史學家稱為“人類歷史上最大規模的災難”。

我們都知道,細胞是構成生命最基本的單位,所有生物都是由細胞構成。但病毒卻是個例外,它比細胞還小,只有一個簡單的核酸長鏈和蛋白質外殼。因為沒有自己的代謝機構和酶系統,病毒的生命活動只能在細胞中才能體現,一旦離開宿主細胞,就失去了所有生命活動的能力。所以科學界對病毒是不是生命一直爭論不休,到現在都沒有一個明確的答案。

變異的病毒

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前面提到,病毒是一種寄生物種,必須生活在活著的動物或者植物的細胞裡,這些不同的動植物被稱為病毒的自然宿主。病毒不會對自然宿主產生危害,比如蝙蝠體內就有埃博拉病毒、馬爾堡病毒,狂犬病毒、亨德拉病毒、尼帕病毒等,這些病毒雖然對人致命,但對蝙蝠卻沒有什麼影響。

研究人員在佛羅里達長尾猴身上分離到一種類似HIV的猴免疫缺陷病毒,簡稱SIV。當他們把這種病毒接種到恆河猴身上時,經過一段時間的潛伏期,恆河猴發生了類似HIV的症狀,如發燒、體重下降、CD4和CD8細胞比例失調等等。這說明即使在同一個物種裡,不同病毒的自然宿主也不相同。

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病毒的核酸長鏈又稱RNA,它沒有DNA那樣穩定的雙螺旋結構,無法配對的遺傳物質更容易發生變異。病毒的基因組在增殖過程中一直在發生著變化,只不過這些變化對病毒來說是未知的,只有極少數病毒能在變異中活下來。活下來的病毒變得比以前更強大,要麼繼續和宿主體內的免疫細胞戰鬥,要麼躲過免疫系統,悄悄潛伏了下來。

病毒變異的主要原因來自基因突變,這種自然變異的過程十分緩慢,只有在外界強烈因素的刺激下才會加快。比如高溫、藥物、化學反應、環境變化等因素都可以誘導基因突變,加快病毒變異的進程。

病毒與進化

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按照進化論的觀點,生命的起源是一個由簡單到複雜的過程:有機分子--蛋白質--……--單細胞生物--多細胞生物。病毒的結構比細胞還簡單,理應產生於單細胞生物之前。但是科學家在研究中發現,病毒離開宿主細胞後並不能生存。可以推斷,病毒是生物進行到更高階段後產生的,這就與進化論產生了矛盾。

上世紀90年代,生物測序技術已經比較成熟,科學家開始研究人類染色體中核苷酸序列,以破譯人類遺傳密碼中的秘密。來自法國國家科學研究中心的科學家發現,一種叫合胞素的病毒蛋白在哺乳動物胎盤的形成中起著至關重要的作用。

研究人員發現,人類的基因組中大約由8%的結構都是由曾經侵襲我們祖先的病毒構成。這些病毒的侵入大概發生在3000萬年前,它們在宿主體內發生變異,並將遺傳物質留在宿主體內的DNA上,就像保存在琥珀中的遠古昆蟲化石一樣。這些病毒被稱為“內源性逆轉錄病毒”,它們中的一些甚至是人類歷史上最重要的敵人,卻成為人類進化至今不可缺少的一部分。

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在一種遠古病毒的感染下,胚胎外層的合胞體滋養層分泌出合胞素,讓胎兒能粘住胎盤,進而從母體中吸收營養,生長髮育。不僅是人類,所有哺乳動物都有製造合胞素的基因,只不過版本有所差異罷了。有科學家認為,哺乳動物演化過程中的分水嶺就是合胞素病毒的成功捕捉。

哺乳動物胎兒的血型和母體的血型是不一樣的,按道理來說,母體的免疫系統會認為胎兒是母體中的“異物”,產生排異現象。但是哺乳動物在懷胎過程中並沒有排斥胎兒,反而為胎兒提供養分。這是因為胎盤上有一種多核細胞,它能抑制母體產生的致敏T細胞,形成“血胎屏障”,讓母體與胎兒傳輸養分的同時,血液和其他遺傳物質互不干擾。經過科學家研究,這種多核細胞的基因物質也來源於一種古老的病毒。

也就是說,如果沒有身體裡的病毒基因,我們可能無法成功出生到這個世界上。早在幾千萬年前,多種古老的病毒就開始指導生物細胞融合,的確令人難以置信。

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​也有人說,病毒就是一段程序代碼,沒有人知道它來自哪裡。這種不是“非生物”的生物本身好像是“死”的,只有在進入宿主體內時,才會激活編程環境“活”了過來。

就好像有一雙大手,通過這段純粹的遺傳密碼控制著地球上所有生物的進化方向。至於這雙大手的主人是誰,就需要科學家的進一步研究和各位讀者自己的想象力來發現了。

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