在一個概念驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，一個40億年前的蛋白質(zhì)被改造成現(xiàn)代大腸桿菌，保護(hù)細(xì)菌免受被細(xì)菌感染的病毒的劫持。好像大腸桿菌突然變得類似，但噬菌體只知道如何破解數(shù)字化。古老的蛋白質(zhì)，一種祖先形式的硫氧還蛋白，與現(xiàn)今的類似物相似，它可以在大腸桿菌中發(fā)揮作用，但不同，噬菌體不能利用這種蛋白質(zhì)。這項(xiàng)可能對植物生物工程有用的工作將于5月9日出現(xiàn)在Cell Reports中。

西班牙格拉納達(dá)大學(xué)的資深作家Jose Sanchez-Ruiz說：“這是一場軍備競賽。硫氧還蛋白在進(jìn)化過程中一直在變化，以避免被病毒劫持，而且病毒一直在肆虐這種蛋白質(zhì)。” “所以我們回去了，我們破壞了所有的病毒戰(zhàn)略。”

Sanchez-Ruiz的實(shí)驗(yàn)室專門用于重建編碼蛋白質(zhì)的古老基因序列。由于蛋白質(zhì)不能保存數(shù)十億年，研究人員根據(jù)許多不同類群的遺傳數(shù)據(jù)對古代蛋白質(zhì)進(jìn)行了最佳估計。硫氧還蛋白是一種多功能的工作馬蛋白，可以移動電子，使細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，是實(shí)驗(yàn)室的最愛，因?yàn)樗鼛缀鯊纳钠鹪闯霈F(xiàn)，并且存在于所有現(xiàn)代生物中。我們不能沒有它，大腸桿菌也不能生存。

硫氧還蛋白也恰好是噬菌體必須募集才能存活和復(fù)制的蛋白質(zhì)之一。沒有劫持的硫氧還蛋白，病毒就會走向死胡同。在由格拉納達(dá)大學(xué)的博士后AsunciónDelgado領(lǐng)導(dǎo)的一系列實(shí)驗(yàn)中，研究人員測試了原始硫氧還蛋白的七次重建，年齡從15億年到40億年不等，看看它們是否可以起作用?，F(xiàn)代大腸桿菌。

老派的硫氧還蛋白通過了測試，取得了不同程度的成功。“這有點(diǎn)令人驚訝，”德爾加多說。“現(xiàn)代生物體是一個完全不同的細(xì)胞環(huán)境。祖先的硫氧還蛋白具有不同的分子伴侶，不同的一切。我們從現(xiàn)在得到的越遠(yuǎn)，它們在現(xiàn)代生物體中工作的越少。但即使我們回到接近原點(diǎn)生活中，他們?nèi)匀槐憩F(xiàn)出一些功能。“

但祖先的硫氧還蛋白與現(xiàn)代噬菌體無法識別或結(jié)合它們的差別不同。

然而，復(fù)活古老的蛋白質(zhì)可能不僅僅是科學(xué)的好奇心。病毒學(xué)家傾向于關(guān)注人類感染者，但殺死大多數(shù)人的病毒不是人類病原體，而是殺死作物，引發(fā)饑荒和大規(guī)模饑餓的病毒。Delgado，Sanchez-Ruiz和他們的同事推測古老的蛋白質(zhì)可以編輯成植物，以防止作物殺死病毒。然而，這個想法尚未在植物中進(jìn)行測試。

“如果它適用于植物，它不會是來自古老細(xì)菌的基因;它將來自同一植物的基因。它將是來自同一植物的基因的祖先版本，”Sanchez-Ruiz說。“當(dāng)然，這是遺傳改變，但它是一種溫和的遺傳改變。這不像將一個物種的基因轉(zhuǎn)移到不同的物種。而且，這不像侏羅紀(jì)公園。它只是一個相對的植物已經(jīng)存在的基因變化很小。“

蛋白質(zhì)復(fù)活實(shí)驗(yàn)也可以闡明進(jìn)化如何在蛋白質(zhì)水平上起作用。“我們能做的就是讓病毒進(jìn)化以適應(yīng)祖先的蛋白質(zhì)，然后反向進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，”桑切斯 - 魯伊斯說。“一旦它適應(yīng)了祖先的蛋白質(zhì)，我們就可以測試它對現(xiàn)代蛋白質(zhì)的反應(yīng)。我們可以看看它是否會重演進(jìn)化。所以這將是斯蒂芬·J·古爾德的一個分子版本重播生命的磁帶'想法。“

研究人員的下一組實(shí)驗(yàn)將重點(diǎn)關(guān)注蛋白質(zhì)進(jìn)化的基本原理，但他們指出，理解和復(fù)活舊蛋白質(zhì)可能是生物技術(shù)的關(guān)鍵資源。生物工程師可能能夠重復(fù)使用早期病毒和細(xì)胞的共同進(jìn)化歷史中的舊元素，而不是引入新的元素。“有些人認(rèn)為進(jìn)化論只是一種理論，或者只是某種哲學(xué)解釋，”桑切斯 - 魯伊斯說。“進(jìn)化研究具有實(shí)際應(yīng)用。”