病毒来自哪里?

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南非开普敦大学的病毒学家埃德·雷比奇回答

追踪病毒的起源非常困难,因为它们不留下化石,而且因为它们在入侵的细胞内复制自身时使用了一些技巧。有些病毒甚至有能力将自己的基因缝合到它们感染的细胞基因中,这意味着研究它们的祖先需要将它们从宿主和其他生物的历史中解开。使这个过程更加复杂的是,病毒不仅仅感染人类;它们基本上可以感染任何生物——从细菌到马;从海藻到人。

尽管如此,科学家们还是能够根据许多病毒(例如引起疱疹和单核细胞增多症的病毒)的基因似乎与细胞自身基因共享某些特性这一事实,拼凑出一些病毒的历史。这可能表明它们最初是细胞 DNA 的大片段,然后变得独立——或者这些病毒在进化早期就出现了,并且它们的一些 DNA 留在了细胞基因组中。感染人类的一些病毒与感染细菌的病毒共享结构特征这一事实可能意味着所有这些病毒都有共同的起源,可以追溯到数十亿年前。这突出了追踪病毒起源的另一个问题:大多数现代病毒似乎是由来自不同来源的片段拼凑而成——一种构建生物体的“混合搭配”方法。


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像致命的埃博拉病毒和马尔堡病毒,以及引起麻疹和狂犬病等远亲病毒只在有限数量的物种中发现这一事实表明,这些病毒相对较新——毕竟,这些生物在进化时间上出现的时间相对较晚。许多这些“新”病毒可能起源于数百万年前的昆虫,并在进化的某个时候发展出感染其他物种的能力——可能是由于昆虫与它们互动或以它们为食。


人们认为艾滋病毒最初于 20 世纪 30 年代在人类中出现,是另一种病毒,被称为逆转录病毒。这些简单的病毒类似于在正常细胞中发现的元素,这些元素具有复制自身并将其插入整个基因组的能力。有许多病毒具有类似的自我复制方式——这个过程颠倒了细胞中信息的正常流动,这就是术语“逆转录”的由来——它们用于复制的中央机制可能是从地球上原始生命形式到我们今天所知的生命的桥梁。事实上,我们的基因中携带着许多“化石化”的逆转录病毒——从遥远祖先的感染中遗留下来的——这可以帮助我们追溯我们作为一个物种的进化。


还有一些病毒的基因组非常大,以至于科学家们无法完全弄清楚它们来自细胞的哪个部分。例如,以迄今为止发现的最大的病毒——拟菌病毒为例:它的基因组比艾滋病毒大 50 倍左右,并且比某些细菌的基因组还大。一些已知最大的病毒感染简单的生物,如变形虫和简单的海洋藻类。这表明它们可能具有古老的起源,可能是作为寄生生命形式,然后适应了“病毒生活方式”。事实上,病毒可能是进化变化的重要事件的幕后推手,尤其是在更复杂的生物类型中。


然而,归根结底,尽管大多数病毒都具有共同的特征和复制和传播其基因组的独特能力,但大多数病毒的起源可能永远是模糊不清的。

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