病毒與人類相互為敵還是共同合作,人類起源不能忽視病毒的入侵

1859年,英國生物學家達爾文在《物種起源》一書中,闡明瞭生物從低級到高級、從簡單到複雜的發展規律。1871年,他又出版《人類的起源與性的選擇》一書,列舉許多證據說明人類是由已經滅絕的古猿進化而來。但是達爾文並沒有搞清楚人和動物的本質區別,也未能正確解釋古猿如何演變成人。

病毒與人類相互為敵還是共同合作,人類起源不能忽視病毒的入侵

猿進化為人

人類起源於南方古猿,其進化時間約為200多萬年,而猿類從原上猿到南方古猿之間(早期至末期)的過渡長達約3000萬年!如此對比來看人類進化速度快的不可思議。

南方古猿進化成人類的200萬年裡究竟發生了什麼驚世駭俗的事情?

是什麼原因加速了人類的進化?

病毒參與並影響了人類的進化速度

在人類基因組中有10萬個已知的病毒片段,佔所有DNA的8%以上。要知道人類DNA中真正編碼蛋白質的序列,也才只有 1.5%。

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病毒入侵

病毒是如何進入人類的基因中?

在一些極為罕見的情況下,病毒會感染卵細胞。然後詭異的事情就發生了,如果卵細胞成功受精,併發育為成年個體的話,整個身體的細胞就會帶有這種病毒。如果這個人有了後代,那病毒就會被傳下去。

這些所謂的內生性反轉錄病毒過著兩種生活。

一是它們仍然可以從宿主身體內脫離,感染新的宿主(澳大利亞的國寶樹袋熊就深受這類病毒疾病的困擾)。

二是經過了數千年的時間,有些病毒逐漸被禁錮起來。它們的DNA發生了突變,喪失了感染新宿主的能力。與此相反,它們能複製的那些基因片段,最後又重新回到了宿主細胞的DNA中。歷經無數代的複製造就了現在的基因組。

為了限制這類病毒對身體功能的干擾,哺乳動物製造了許多蛋白質來“鎖住”大部分的病毒。最終,大部分內生性的反轉錄病毒突變過度,變成了DNA的遺傳“行李”,不能再有什麼作為。但它們還是具有病毒的所有特徵,

其實如果這些嵌入基因組的病毒只是複製自己玩一玩,事情好像還不是很複雜,畢竟基因組中的非編碼序列有 99%,多出這麼一撮似乎問題不大。但是很多嵌入病毒的拷貝會處在與基因表達調控密切相關的區域內,這時事態就變得複雜起來了。基因的表達,受到各種外界和內在因素的影響,可臨到最後,人類的基因要如何表達,還要聽命於幾百萬年前潛伏進基因組的病毒。

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基因

病毒如何控制基因?

如今人類體內有8%的基因組就是由內源性逆轉錄病毒組成的。這些病毒基因編碼一類稱為轉錄因子的蛋白質來控制基因的活動。轉錄因子識別DNA代碼的特定片段,並將其用作結合DNA和打開或關閉基因的著陸點。

研究表明,這部分具有獨特的人類功能的轉錄因子,屬於快速進化的一類,這類轉錄因子與DNA結合在一起。雖然它們的作用仍然是一個懸而未決的問題,但通常具有更多樣化轉錄因子的生物體也有更多的細胞類型,轉錄因子促使細胞以新的方式組合在一起,形成更復雜的身體。而且這些轉錄因子中有一些可能還與我們的免疫系統和大腦有關聯。

意大利米蘭“住院病人治療和研究中心”的科研人員找到了病毒如何改變人類進化歷程的證據。

意大利科研人員檢測來自不同國家的52個民族的人類基因,在139個基因組中發現了400多種不同的變異,這些基因變異對人們是否容易感染病毒至關重要。

感染多種不同病毒人種的基因變異會更多。研究人員還表示,這139個基因組在人類的進化過程中被挑選出來,其中某些基因會使得人類更容易或更不容易感染病毒。

由於人類和果蠅的基因相似度為61%,因此果蠅經常被用作人類基因科研的小白鼠,科學家在對果蠅進行實驗和觀測後,發現其獨有基因的進化速度是其它基因的三倍之多。那麼對照人類的獨有基因來說,進化速度可能遠遠超過三倍。

這些變異的獨有基因也是由其它基因複製而成,可是在形成之後,它們會快速的進行演變,最終與源基因相似的特徵將全部消失。

因此人類基因組中有多少是來自於病毒變異之後的DNA還有待研究,但不可否認的是病毒確實加速了人類的進化速度。

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病毒

哺乳動物的胎生來源於一種病毒基因

一種病毒基因在恐龍還統治著這個星球的時候,給人類以及所有真獸亞綱動物的祖先,帶來了胎盤。它編碼的蛋白質僅由胎盤中的細胞製成,這種病毒蛋白稱為Syncytin(合胞素)。而製造合胞素的細胞只位於胎盤與子宮接觸的地方。它們融合在一起,形成一個單細胞層(稱為合胞體滋養細胞),這對胎兒從母體中吸取營養是至關重要的。合胞體允許病毒將宿主細胞融合在一起,以便它們可以從一個細胞傳播到另一個細胞。也就是說蛋白質從母體進入胎兒需要經過病毒的允許。

合胞素的發現改變了我們看待人類這個物種進化的方式。其實我們和病毒一直在交換著 DNA,也可以說我們一直被某種病毒所控制。

所以說,胚胎時期的我們更像是某種病毒的後代。

病毒與人類相互為敵還是共同合作,人類起源不能忽視病毒的入侵

病毒入侵

病毒與人類基因的“親緣關係”

人類的基因組曾經遭受逆轉錄病毒的多次入侵,最終人類把它們俘獲同化,封存在我們的身體裡。

不敢想象那些逆轉錄病毒和人類祖先的大戰是什麼樣的情景,人類的祖先一定遭受到了不可想象的災難爆發,有可能像大面積 HIV 爆發吧。

不過說真的,到底是我們的祖先贏了,還是這些病毒的殘部贏了,真不好說。我們自以為聰明地馴化了病毒,利用它們傳宗接代。但從病毒的角度講,人類或許就像中了挖礦病毒的機器,消耗自己的 CPU 為別人跑程序而已。

不同生物體內大部分的基因都來自於幾個大的基因家族,而且每個基因家族都有悠久的歷史,以脊椎動物眼睛裡的視蛋白基因為例,從軟體動物到昆蟲,乃至哺乳動物的體內都有與人類相似的視蛋白,它們都源於幾億年前某個共同祖先的一個基因。

基因在各類物種之間的同源性,對地球上所有生命的演化都產生了深遠的影響,所有現存生物的基因組中都有相互鑲嵌的痕跡,而這類進化正是由

病毒充當了載體的角色。

耶魯大學教授-知名科普作家卡爾-齊默在《病毒星球》中寫到:在進化史上最近的瞬間,人類才脫穎而出,病毒對人類的進化功不可沒,原本就沒有什麼“它們”和“我們”之分,生物在本質上只是一堆不斷混合,不斷閃轉騰挪的DNA而已。

結語

如果達爾文再多活一百年的話,當他看到病毒參與了人類的進化,並且起到了至關重要的作用時,那麼達爾文對人類的起源一定會有更加全面的認識,最終他會給我們一個人類起源謎題圓滿的解答。


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