病毒与人类相互为敌还是共同合作,人类起源不能忽视病毒的入侵

1859年,英国生物学家达尔文在《物种起源》一书中,阐明了生物从低级到高级、从简单到复杂的发展规律。1871年,他又出版《人类的起源与性的选择》一书,列举许多证据说明人类是由已经灭绝的古猿进化而来。但是达尔文并没有搞清楚人和动物的本质区别,也未能正确解释古猿如何演变成人。

病毒与人类相互为敌还是共同合作,人类起源不能忽视病毒的入侵

猿进化为人

人类起源于南方古猿,其进化时间约为200多万年,而猿类从原上猿到南方古猿之间(早期至末期)的过渡长达约3000万年!如此对比来看人类进化速度快的不可思议。

南方古猿进化成人类的200万年里究竟发生了什么惊世骇俗的事情?

是什么原因加速了人类的进化?

病毒参与并影响了人类的进化速度

在人类基因组中有10万个已知的病毒片段,占所有DNA的8%以上。要知道人类DNA中真正编码蛋白质的序列,也才只有 1.5%。

病毒与人类相互为敌还是共同合作,人类起源不能忽视病毒的入侵

病毒入侵

病毒是如何进入人类的基因中?

在一些极为罕见的情况下,病毒会感染卵细胞。然后诡异的事情就发生了,如果卵细胞成功受精,并发育为成年个体的话,整个身体的细胞就会带有这种病毒。如果这个人有了后代,那病毒就会被传下去。

这些所谓的内生性反转录病毒过着两种生活。

一是它们仍然可以从宿主身体内脱离,感染新的宿主(澳大利亚的国宝树袋熊就深受这类病毒疾病的困扰)。

二是经过了数千年的时间,有些病毒逐渐被禁锢起来。它们的DNA发生了突变,丧失了感染新宿主的能力。与此相反,它们能复制的那些基因片段,最后又重新回到了宿主细胞的DNA中。历经无数代的复制造就了现在的基因组。

为了限制这类病毒对身体功能的干扰,哺乳动物制造了许多蛋白质来“锁住”大部分的病毒。最终,大部分内生性的反转录病毒突变过度,变成了DNA的遗传“行李”,不能再有什么作为。但它们还是具有病毒的所有特征,

其实如果这些嵌入基因组的病毒只是复制自己玩一玩,事情好像还不是很复杂,毕竟基因组中的非编码序列有 99%,多出这么一撮似乎问题不大。但是很多嵌入病毒的拷贝会处在与基因表达调控密切相关的区域内,这时事态就变得复杂起来了。基因的表达,受到各种外界和内在因素的影响,可临到最后,人类的基因要如何表达,还要听命于几百万年前潜伏进基因组的病毒。

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基因

病毒如何控制基因?

如今人类体内有8%的基因组就是由内源性逆转录病毒组成的。这些病毒基因编码一类称为转录因子的蛋白质来控制基因的活动。转录因子识别DNA代码的特定片段,并将其用作结合DNA和打开或关闭基因的着陆点。

研究表明,这部分具有独特的人类功能的转录因子,属于快速进化的一类,这类转录因子与DNA结合在一起。虽然它们的作用仍然是一个悬而未决的问题,但通常具有更多样化转录因子的生物体也有更多的细胞类型,转录因子促使细胞以新的方式组合在一起,形成更复杂的身体。而且这些转录因子中有一些可能还与我们的免疫系统和大脑有关联。

意大利米兰“住院病人治疗和研究中心”的科研人员找到了病毒如何改变人类进化历程的证据。

意大利科研人员检测来自不同国家的52个民族的人类基因,在139个基因组中发现了400多种不同的变异,这些基因变异对人们是否容易感染病毒至关重要。

感染多种不同病毒人种的基因变异会更多。研究人员还表示,这139个基因组在人类的进化过程中被挑选出来,其中某些基因会使得人类更容易或更不容易感染病毒。

由于人类和果蝇的基因相似度为61%,因此果蝇经常被用作人类基因科研的小白鼠,科学家在对果蝇进行实验和观测后,发现其独有基因的进化速度是其它基因的三倍之多。那么对照人类的独有基因来说,进化速度可能远远超过三倍。

这些变异的独有基因也是由其它基因复制而成,可是在形成之后,它们会快速的进行演变,最终与源基因相似的特征将全部消失。

因此人类基因组中有多少是来自于病毒变异之后的DNA还有待研究,但不可否认的是病毒确实加速了人类的进化速度。

病毒与人类相互为敌还是共同合作,人类起源不能忽视病毒的入侵

病毒

哺乳动物的胎生来源于一种病毒基因

一种病毒基因在恐龙还统治着这个星球的时候,给人类以及所有真兽亚纲动物的祖先,带来了胎盘。它编码的蛋白质仅由胎盘中的细胞制成,这种病毒蛋白称为Syncytin(合胞素)。而制造合胞素的细胞只位于胎盘与子宫接触的地方。它们融合在一起,形成一个单细胞层(称为合胞体滋养细胞),这对胎儿从母体中吸取营养是至关重要的。合胞体允许病毒将宿主细胞融合在一起,以便它们可以从一个细胞传播到另一个细胞。也就是说蛋白质从母体进入胎儿需要经过病毒的允许。

合胞素的发现改变了我们看待人类这个物种进化的方式。其实我们和病毒一直在交换着 DNA,也可以说我们一直被某种病毒所控制。

所以说,胚胎时期的我们更像是某种病毒的后代。

病毒与人类相互为敌还是共同合作,人类起源不能忽视病毒的入侵

病毒入侵

病毒与人类基因的“亲缘关系”

人类的基因组曾经遭受逆转录病毒的多次入侵,最终人类把它们俘获同化,封存在我们的身体里。

不敢想象那些逆转录病毒和人类祖先的大战是什么样的情景,人类的祖先一定遭受到了不可想象的灾难爆发,有可能像大面积 HIV 爆发吧。

不过说真的,到底是我们的祖先赢了,还是这些病毒的残部赢了,真不好说。我们自以为聪明地驯化了病毒,利用它们传宗接代。但从病毒的角度讲,人类或许就像中了挖矿病毒的机器,消耗自己的 CPU 为别人跑程序而已。

不同生物体内大部分的基因都来自于几个大的基因家族,而且每个基因家族都有悠久的历史,以脊椎动物眼睛里的视蛋白基因为例,从软体动物到昆虫,乃至哺乳动物的体内都有与人类相似的视蛋白,它们都源于几亿年前某个共同祖先的一个基因。

基因在各类物种之间的同源性,对地球上所有生命的演化都产生了深远的影响,所有现存生物的基因组中都有相互镶嵌的痕迹,而这类进化正是由

病毒充当了载体的角色。

耶鲁大学教授-知名科普作家卡尔-齐默在《病毒星球》中写到:在进化史上最近的瞬间,人类才脱颖而出,病毒对人类的进化功不可没,原本就没有什么“它们”和“我们”之分,生物在本质上只是一堆不断混合,不断闪转腾挪的DNA而已。

结语

如果达尔文再多活一百年的话,当他看到病毒参与了人类的进化,并且起到了至关重要的作用时,那么达尔文对人类的起源一定会有更加全面的认识,最终他会给我们一个人类起源谜题圆满的解答。


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