巨型病毒可能在地球上的生命進(jìn)化中起著有趣的作用
我們都知道病毒在一年中的這個(gè)時(shí)候會(huì)引起感冒和流感,但是你可能會(huì)驚訝地發(fā)現(xiàn)病毒可能在地球上幾乎所有生命形式的進(jìn)化中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。
在一項(xiàng)新的研究中,愛(ài)荷華大學(xué)的一位生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個(gè)病毒家族,其基因組與真核生物相似,這是一種包括所有植物和動(dòng)物的生物分類。
這一發(fā)現(xiàn)很重要,因?yàn)樗兄陉U明真核生物在大約20億年前從原核生物分支后如何進(jìn)化。
生物科副教授艾伯特·埃里夫斯(Albert Erives)表示,“以真核生物特異性基因的形式發(fā)現(xiàn)具有真核生物特異性基因的巨型病毒,這是一個(gè)令人興奮和重要的事情。”“這些病毒就像時(shí)間機(jī)器,可以告訴我們更多關(guān)于地球生命的信息。”
在這項(xiàng)研究中,Erives分析了一個(gè)名為Marseilleviridae的病毒家族的基因組,并發(fā)現(xiàn)它與真核生物共享一組相似的基因,稱為核心組蛋白。
這使得Marseilleviridae,也許是它的病毒親屬,在真核生物的進(jìn)化過(guò)程中的某個(gè)地方。
“我們現(xiàn)在知道真核生物與病毒關(guān)系更密切,”Erives說(shuō),“原因是它們共享核心組蛋白,這是真核生物的基礎(chǔ)。”
核心組蛋白是包裝商,就像專業(yè)禮品包裝商一樣。它們是人類在染色體中纏繞DNA的蛋白質(zhì),因此重要的遺傳信息是緊湊和受保護(hù)的。原核生物沒(méi)有核心組蛋白,所以不知何故,某些地方,真核生物撿起它們。
像Marseilleviridae這樣的病毒可能是其來(lái)源。(另一種同樣令人著迷的解釋是,Marseilleviridae的祖先從原核生物中獲取了這個(gè)基因,原核生物是真核生物和真核生物之間的中間體。)
Erives偶然發(fā)現(xiàn)了這種可能的起源。對(duì)于課堂作業(yè),他要求學(xué)生調(diào)查巨型病毒。這些超大型病毒最早在2003年被發(fā)現(xiàn),雖然據(jù)信已存在數(shù)十億年,但它們是病毒世界的巨頭:它們的數(shù)量大了數(shù)百倍,儲(chǔ)存了數(shù)百種基因而不是標(biāo)準(zhǔn)病毒。一個(gè)學(xué)生未選擇的巨型病毒家族是Marseilleviridae,所以Erives決定親自看看它。
當(dāng)他在美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院提供的數(shù)據(jù)中分析Marseilleviridae的基因組時(shí),Erives注意到這個(gè)巨大的病毒家族編碼真核核心組蛋白H2B-H2A和H3-H4。然而,與真核生物不同,這些Marseilleviridae核心組蛋白原始融合為二聚體蛋白。
“所以,當(dāng)我看到它時(shí),它很狂野,”Erives說(shuō)。“沒(méi)有人見(jiàn)過(guò)含有組蛋白的病毒。”
此外,他意識(shí)到Marseilleviridae“沒(méi)有從任何一個(gè)真核生物系中獲得這些基因,而是來(lái)自原始真核生物的一些祖先 - 即在成為真核生物的途中。到目前為止,還沒(méi)有人知道'有機(jī)體'。除了真核細(xì)胞外,還有核心組蛋白基因,“他說(shuō)。
這一發(fā)現(xiàn)引發(fā)了一個(gè)更大的問(wèn)題,即巨型病毒在地球上所有生命的演變中所扮演的角色。Erives將巨型病毒比作蔓延到生命采樣細(xì)胞樹(shù)中的葡萄藤,在那里借用,并在古菌,細(xì)菌和真核生物的分支之間共享遺傳物質(zhì)。
“巨型病毒具有以前從未見(jiàn)過(guò)的基因,”他說(shuō)。“他們得到了保護(hù)。他們一直在使用它們,而且很長(zhǎng)一段時(shí)間。為什么現(xiàn)在不用它們來(lái)過(guò)去呢?”
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