病毒可引起全球性流行病但第一種病毒來(lái)自何處
埃博拉病毒,流感病毒和寨卡病毒等病毒成為頭條新聞。他們抓住了我們的注意力,他們有可能造成廣泛的疾病和死亡。但這些病毒最初是從哪里來(lái)的?與細(xì)菌不同,病毒不是生物 - 它們不能自己繁殖。相反,他們劫持細(xì)胞繁殖,傳播并引發(fā)疾病。但如果不總是這樣呢?
研究所謂的巨型病毒(稱為南美瓜拉尼雷神之神)的所謂巨型病毒的科學(xué)家發(fā)現(xiàn),它與我們今天遇到的病毒不同,它擁有一套幾乎完整的機(jī)器來(lái)照顧自己。
最近的這一發(fā)現(xiàn)加劇了關(guān)于病毒起源的爭(zhēng)論。
冷凍病毒
恐龍沒(méi)有像恐龍一樣的物理化石記錄。
科學(xué)家檢測(cè)病毒并研究它們的起源的一種方法是在動(dòng)物組織和土壤中尋找它們的遺傳物質(zhì)- DNA或RNA的分子。
盡管電影可能讓你相信,但在化石植物葉子或被困在琥珀中的昆蟲(chóng)中從未檢測(cè)到病毒遺傳物質(zhì)。
然而,在西伯利亞的永久凍土中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些古老的病毒,隨著全球變暖繼續(xù)解凍已被凍結(jié)數(shù)千年的地面,人們希望能夠發(fā)現(xiàn)更多。在那之前,我們?cè)诰_重建病毒起源方面的能力仍然有限。
病毒進(jìn)化
病毒是微生物,需要活細(xì)胞(通常稱為宿主)繁殖。它們主要由包裹在蛋白質(zhì)外殼中的遺傳物質(zhì)(DNA或RNA)組成。
這些DNA和RNA序列可能隨著時(shí)間的推移而發(fā)生變化,積累了對(duì)有利于病毒存活的遺傳密碼的修改??茖W(xué)家可以查看這些基因序列,以估計(jì)不同病毒的相關(guān)性以及它們?nèi)绾芜M(jìn)化。
這些研究表明,病毒不具有單一來(lái)源;也就是說(shuō),它們并非都是由一種病毒引起的,這種病毒已發(fā)生變化并演變成我們今天所知的所有病毒。病毒可能有許多獨(dú)立的起源,幾乎可以肯定在不同的時(shí)間。
科學(xué)家在考慮病毒起源時(shí)所做的一個(gè)假設(shè)是,每個(gè)病毒都與宿主共同進(jìn)化。例如,感染人類的??皰疹病毒隨著時(shí)間的推移而進(jìn)化,適應(yīng)性使其能夠繼續(xù)保持感染人體細(xì)胞的能力。
如果我們認(rèn)為地球上的所有生命形式都始于海洋,那么有理由相信病毒是在海洋中與宿主一起進(jìn)化的。當(dāng)這些生物遷移到陸地并進(jìn)化時(shí),病毒也會(huì)進(jìn)化并獲得感染陸地生物的能力。
今年早些時(shí)候,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一些病毒可能存在數(shù)百萬(wàn)年并且自第一批脊椎動(dòng)物存在以來(lái)一直存在的證據(jù)。但這并不能解釋病毒本身的起源。
起源故事
一種理論假設(shè)病毒來(lái)自環(huán)狀DNA(也稱為質(zhì)粒),它可以獨(dú)立復(fù)制并在細(xì)胞之間移動(dòng),將遺傳信息從一個(gè)生物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)生物體。例如,一些質(zhì)粒攜帶負(fù)責(zé)抗生素耐藥性的基因。根據(jù)這一理論,質(zhì)粒從細(xì)胞中逃逸出來(lái)并以允許其進(jìn)入另一個(gè)細(xì)胞產(chǎn)生病毒的方式進(jìn)化。
另一種理論認(rèn)為,病毒可能是從更復(fù)雜的自由生物體(如細(xì)菌或細(xì)胞)進(jìn)化而來(lái)的。一個(gè)最近的一項(xiàng)研究顯示,一種叫做ARC蛋白是人類的內(nèi)存重要的是可以形成病毒樣顆粒和細(xì)胞之間的轉(zhuǎn)移RNA。也許類似的古老蛋白質(zhì)從一種生物體進(jìn)化到另一種生物體。
最近在巴西蘇打湖中發(fā)現(xiàn)了巨大的Tupanvirus。像這樣的湖泊非常咸,pH值很高。它們可能模仿數(shù)十億年前地球上的水生環(huán)境條件。
Tupanvirus擁有比任何其他已知病毒更完整的蛋白質(zhì)制造機(jī)器。與其他病毒不同,它可能不依賴于它感染復(fù)制的細(xì)胞。這一發(fā)現(xiàn)再次引發(fā)了對(duì)病毒源于復(fù)雜的自由活細(xì)胞的理論的興趣。
哪個(gè)先來(lái)?
上述兩種理論都假設(shè)細(xì)胞存在于病毒之前,并且病毒可能在細(xì)胞存在的情況下進(jìn)化。
但還有另一個(gè)假設(shè)認(rèn)為病毒首先存在,甚至在細(xì)胞之前存在。在史前世界,病毒可能已經(jīng)作為自我維持的實(shí)體存在,一種古老的機(jī)器可能會(huì)重現(xiàn)其遺傳物質(zhì)。隨著時(shí)間的推移,這些史前病毒可能已形成復(fù)雜的,有組織的結(jié)構(gòu),最終演變成類似細(xì)胞的實(shí)體。
目前,這些只是理論。我們今天擁有的技術(shù)和資源無(wú)法自信地測(cè)試這些理論,并找出對(duì)病毒起源最合理的解釋。
另一種看似不可能的策略是在火星等其他星球上以原始形式分離或識(shí)別病毒。留在地球似乎是一種更合理的方法。
正在發(fā)現(xiàn)的新病毒,如Tupanvirus或一個(gè)擁有3萬(wàn)年歷史的巨型DNA病毒(Pithovirus)親屬,可能讓我們能夠拼湊起源于它們的難題。
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