病毒与人类进化有关?古老的病毒基因,让人类变成了现在的样子

因为武汉新型冠状病毒的爆发,大家最近讨论得最多的话题就是“病毒”。人们之所以会对病毒谈之色变,是因为地球上杀死人类最多的东西不是战争,也不是自然灾害,恰恰就是病毒。​

病毒与人类进化有关?古老的病毒基因,让人类变成了现在的样子

在人类历史上,天花、黑死病、霍乱等瘟疫都留下了惊人的死亡数字。以天花病毒为例,1967年世界卫生组织公布的数字表明,上世纪爆发的天花病毒杀死了上亿的地球人,甚至被史学家称为“人类历史上最大规模的灾难”。

我们都知道,细胞是构成生命最基本的单位,所有生物都是由细胞构成。但病毒却是个例外,它比细胞还小,只有一个简单的核酸长链和蛋白质外壳。因为没有自己的代谢机构和酶系统,病毒的生命活动只能在细胞中才能体现,一旦离开宿主细胞,就失去了所有生命活动的能力。所以科学界对病毒是不是生命一直争论不休,到现在都没有一个明确的答案。

变异的病毒

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前面提到,病毒是一种寄生物种,必须生活在活着的动物或者植物的细胞里,这些不同的动植物被称为病毒的自然宿主。病毒不会对自然宿主产生危害,比如蝙蝠体内就有埃博拉病毒、马尔堡病毒,狂犬病毒、亨德拉病毒、尼帕病毒等,这些病毒虽然对人致命,但对蝙蝠却没有什么影响。

研究人员在佛罗里达长尾猴身上分离到一种类似HIV的猴免疫缺陷病毒,简称SIV。当他们把这种病毒接种到恒河猴身上时,经过一段时间的潜伏期,恒河猴发生了类似HIV的症状,如发烧、体重下降、CD4和CD8细胞比例失调等等。这说明即使在同一个物种里,不同病毒的自然宿主也不相同。

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病毒的核酸长链又称RNA,它没有DNA那样稳定的双螺旋结构,无法配对的遗传物质更容易发生变异。病毒的基因组在增殖过程中一直在发生着变化,只不过这些变化对病毒来说是未知的,只有极少数病毒能在变异中活下来。活下来的病毒变得比以前更强大,要么继续和宿主体内的免疫细胞战斗,要么躲过免疫系统,悄悄潜伏了下来。

病毒变异的主要原因来自基因突变,这种自然变异的过程十分缓慢,只有在外界强烈因素的刺激下才会加快。比如高温、药物、化学反应、环境变化等因素都可以诱导基因突变,加快病毒变异的进程。

病毒与进化

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按照进化论的观点,生命的起源是一个由简单到复杂的过程:有机分子--蛋白质--……--单细胞生物--多细胞生物。病毒的结构比细胞还简单,理应产生于单细胞生物之前。但是科学家在研究中发现,病毒离开宿主细胞后并不能生存。可以推断,病毒是生物进行到更高阶段后产生的,这就与进化论产生了矛盾。

上世纪90年代,生物测序技术已经比较成熟,科学家开始研究人类染色体中核苷酸序列,以破译人类遗传密码中的秘密。来自法国国家科学研究中心的科学家发现,一种叫合胞素的病毒蛋白在哺乳动物胎盘的形成中起着至关重要的作用。

研究人员发现,人类的基因组中大约由8%的结构都是由曾经侵袭我们祖先的病毒构成。这些病毒的侵入大概发生在3000万年前,它们在宿主体内发生变异,并将遗传物质留在宿主体内的DNA上,就像保存在琥珀中的远古昆虫化石一样。这些病毒被称为“内源性逆转录病毒”,它们中的一些甚至是人类历史上最重要的敌人,却成为人类进化至今不可缺少的一部分。

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在一种远古病毒的感染下,胚胎外层的合胞体滋养层分泌出合胞素,让胎儿能粘住胎盘,进而从母体中吸收营养,生长发育。不仅是人类,所有哺乳动物都有制造合胞素的基因,只不过版本有所差异罢了。有科学家认为,哺乳动物演化过程中的分水岭就是合胞素病毒的成功捕捉。

哺乳动物胎儿的血型和母体的血型是不一样的,按道理来说,母体的免疫系统会认为胎儿是母体中的“异物”,产生排异现象。但是哺乳动物在怀胎过程中并没有排斥胎儿,反而为胎儿提供养分。这是因为胎盘上有一种多核细胞,它能抑制母体产生的致敏T细胞,形成“血胎屏障”,让母体与胎儿传输养分的同时,血液和其他遗传物质互不干扰。经过科学家研究,这种多核细胞的基因物质也来源于一种古老的病毒。

也就是说,如果没有身体里的病毒基因,我们可能无法成功出生到这个世界上。早在几千万年前,多种古老的病毒就开始指导生物细胞融合,的确令人难以置信。

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​也有人说,病毒就是一段程序代码,没有人知道它来自哪里。这种不是“非生物”的生物本身好像是“死”的,只有在进入宿主体内时,才会激活编程环境“活”了过来。

就好像有一双大手,通过这段纯粹的遗传密码控制着地球上所有生物的进化方向。至于这双大手的主人是谁,就需要科学家的进一步研究和各位读者自己的想象力来发现了。

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