地球■地球上第一个病毒怎样诞生的?
地球上的生物都起源于同一支原始细胞体——这是我们一贯的认知 。 但有两位研究人员证明 , 病毒可能是另一个生命谱系的见证者!另一种生命起源 , 它有可能存在吗?
“我们的研究成果被视为异端邪说!”美国伊利诺伊大学进化生物信息学实验室的古斯塔沃·凯埃塔诺-安诺莱斯(Gustavo Caetano-Anollés)感叹道 。 不过这位生物学家对此并不惊讶:没人能在质疑一个神话后还能全身而退 , 而且还是有关生命起源的神话 。
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【地球■地球上第一个病毒怎样诞生的?】
冠状病毒
关于生命起源 , 目前被广泛接受的版本源自1970年代末 。 38亿至35亿年前 , 即地球形成几亿年后 , 温热海洋覆盖全球 , 各种分子不断相互作用 。 几种生命细胞体为了享用“原始汤”的资源而你争我夺 。 繁殖最多的一支最终独占了这汪热水 , 繁衍出此后的所有生物 。
这个赢家名叫LUCA(Last Universal Common Ancestor , 最后普遍共同祖先) 。 从细菌到大象 , 它的后代构成了生命的三域系统 , 形成了巨大的进化树 。 在它繁殖能力阴影下 , 其他所有原细胞谱系都衰败消失了 。
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疱疹病毒
所有的……除了病毒 。 这就是古斯塔沃·凯埃塔诺-安诺莱斯与同事阿尔上·纳西尔(Arshan Nasir)的“异端邪说” 。 他们认为 , 现代病毒并非LUCA的直系后代 , 而是其竞争者的后代 。 换言之 , 它们源自另一种生命方式!
一开始 , 这些病毒的祖先可能寄生于LUCA 。 它们改变了自己的细胞机制 , 放弃了一些内在功能及控制基因——这是典型的还原进化(reductive evolution) 。 然后 , 它们继续自我简化 , 直至完全依赖于宿主 , 失去了目前被视为不可或缺的生物属性(如细胞分裂或吸取外部能量的能力) , 只保留了能使细胞为之所用 , 从而保证自身传播的最起码的能力 。
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人类免疫缺陷病毒
这与生命史的官方版本显然不符 , 该版本认为病毒只是LUCA原细胞的意外分支 。
在这一版本中 , 原始汤里充斥着原细胞的组织碎片——DNA、RNA片段或细胞膜 。 这些物质在生物层面上没有活力 , 但具有化学活性 。 “出于偶然 , 极少数片段具有的物理化学性质使它们能够在细胞内部自我复制 , 从而存在至今 。 ”法国南巴黎大学微生物多样性、生态和进化研究组主任洛佩兹-加西亚(Purificación Lopez-Garcia)指出 。 她并不相信这种新说法 。
1100万种蛋白质 这两位“异端分子”于2015年9月发表了他们的论文 。 与大部分旨在建立生命进化树的研究相反 , 他们的研究并不基于对基因的比较 , 而是对蛋白质形态的比较 , 更精确地说 , 是比较组成它们的各种结构域(protein domain) 。
正是它们对环境起化学作用 , 从而赋予蛋白质以功能 。 “我们比较的不是基因序列 , 而是它们产出的蛋白质三维结构 。 ”古斯塔沃·凯埃塔诺-安诺莱斯总结道 , “但和使用基因序列一样 , 也能描述这些结构的进化史 。 ”出于同样的逻辑:产生结构相近的蛋白质的两种实体拥有共同祖先 。
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狂犬病病毒
古斯塔沃·凯埃塔诺-安诺莱斯从1990年代末就开始使用这种方法 , 当时它还是刚刚兴起 。 而截至目前 , 他以此勾画出的进化树也总能与传统基因方法得出的进化树相符 。 在他看来 , 这种方法甚至更加可靠:“基因突变的速度比它们产生的蛋白质结构变化更快 。 ”
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