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病毒可以被认为是超高速的变形者，它们是可以快速适应以克服感染障碍的生物体。但是，最近的研究已经在动物基因组中发现了许多古老病毒的痕迹，这些DNA插入片段可能在那里存在的时间比之前认为的病毒存在时间要长得多。
一项新的研究描述了嗜肝DNA病毒（一个病毒组，包括乙型肝炎，它感染人类以及其他哺乳动物和鸭子）隐藏在现代鸣禽基因组中的证据。 通过追溯到这些鸟类的共同祖先，这项新研究背后的研究人员估计，这个病毒家族已经存在了至少1900万年——甚至可能长达4000万年——而不是研究人员之前估计的数千年。
如此原始的起源很难与这些古代片段的DNA与当前流行的病毒版本有多么相似，以及我们对病毒快速变化能力的了解相吻合。“这正是我们在病毒进化中不太理解的东西，”德克萨斯大学阿灵顿分校生物学系副教授兼新研究的共同作者塞德里克·费斯科特说。“我认为这非常令人兴奋。” 通过使对病毒进化的理解复杂化，新发现也有望帮助了解传播动态以及病毒在不同宿主物种之间传播的方式。
这项新研究的研究人员写道，新的估计将嗜肝DNA病毒的平均突变率降低了约1000倍，该研究于9月28日在PLoS Biology上在线发表。
鉴于许多这项研究和其他近期基因组插入发现所暗示的大胆的病毒进化新图景，费斯科特已经准备好迎接来自该领域的强烈反对。 但这项研究的数据看起来很可靠，弗雷德·哈钦森癌症研究中心的进化遗传学家哈米特·马利克说，他没有参与这项新研究。“这项研究中存在相当高的证据负担，”他说；“我认为作者做得非常好。”
超越逆转录
这些所谓的病毒化石不是矿化的遗迹，而是保存在现代宿主生物基因组中的基因代码片段。 直到最近，大多数已知的病毒基因组插入都来自逆转录病毒，逆转录病毒利用宿主细胞核进行复制——因此，与在细胞核外复制的病毒相比，意外掺入宿主基因组的可能性更高。 例如，人类基因组被认为约有 8% 的代码归因于内源性逆转录病毒。 而7 月的一项研究，在线发表在PLoS Pathogens上，描述了脊椎动物基因组中数十个病毒代码的例子——其中大部分可能在那里存在了约 4000 万年。
就病毒而言，嗜肝DNA病毒很可能与宿主自身的遗传物质混合在一起。 乙型肝炎是一种每年在全球范围内导致约 60 万人死亡的疾病，它使用 RNA 进行复制，并且病毒的遗传物质片段经常在宿主肝细胞内被发现。
为了整合到鸟类基因组中并被传递数百万年，然而，这些嗜肝DNA病毒需要将遗传物质插入到其禽类宿主的精子或卵细胞中。 作者提出，鉴于病毒化石的时间跨度和多样性，插入很可能发生在多个场合——可能在数百万年的过程中。 费斯科特认为，鸟类基因组中整合了一点病毒代码可能赋予了对类似病毒的免疫保护。
不同的速度 现代病毒种类极其繁多。 然而，由于观察到的快速突变率，“你可以将所有多样性解释为可能在 1 万年前从共同祖先那里产生的，”马利克说。
在研究这些病毒的分子变化时，“你永远不会预测会看到一个有 2000 万年历史的东西，它与流行的病毒如此相似，”费斯科特指出。 然而，插入的位置表明这些整合不是现代的偶然事件。
在鸟类中，病毒片段位于“完全相同的基因组位置”，研究人员在他们的论文中指出，这种发现“极不可能”在不同时间和不同物种中更近地发生。 因此，嗜肝DNA病毒反而进入了数千万年前的共同祖先，并在随后的数千年进化成新物种的过程中在遗传密码中被传递下来。
扩大窗口
近年来，由于基因测序技术的快速发展，古病毒学领域蓬勃发展，越来越多的惊喜从脊椎动物基因组黑暗、迄今为止鲜有探索的深处涌现出来。 费斯科特预测，在不久的将来，病毒方面的发现将会越来越多。
“任何类型的病毒都可能做到这一点，只要它们能够感染生殖细胞，”费斯科特说。“这不会停止。 我们现在正在采摘唾手可得的果实，”他在谈到病毒化石研究时说。 更多内源性病毒的新的分析研究预计很快就会发表。
费斯科特说，基因扫描还可以为病毒历史提供一种新的、更均衡的视角。 他指出，病毒进化研究很可能受到一般选择偏差的影响，即哪些毒株接受检查。 大多数病毒研究对象都是现代疾病的原因——无论是在人类还是其他生物体中。 但是，研究遗传过去“打开了一个有趣的窗口，一个我敢说，偏见少得多的窗口，来研究病毒，”他说。
费斯科特认为，大多数接受研究的病毒都表现出如此快的突变率，是因为它们最近——在过去的数千年里——跨越到了一个新物种，并且“正处于它们的适应阶段，因此我们看到它们进化得更快是有道理的。” 他指出，埃博拉病毒的存在，这种病毒对人类来说相对较新且致命，但在蝙蝠中似乎已经存在了更长时间，而且几乎不会让它们生病。 但是，进行更广泛的病毒历史调查可以提供更具代表性的病毒如何在其宿主中和与其一起进化的图景。
马利克并不完全相信这种解释，他指出，出乎意料的慢平均突变率可能与宿主遗传学而非病毒遗传学关系更大。 但是，许多这些不确定性可能会通过实验室的进一步研究来解答，评估甚至复活这些已灭绝的病毒。
“这些是DNA化石，我们总是可以重新组合并复活已灭绝的物种，”费斯科特说。“我知道这听起来很可怕，像科幻小说一样，”他补充说，“但这确实可以回答有关病毒生物学的问题。”
费斯科特解释说，其他研究人员可能不得不为化石骨骼而绞尽脑汁，并无限期地争论一个原始人是否直立行走。 但是，有了摆在他们面前的已灭绝病毒的遗传物质，研究人员可以在实验室中重建它。 马利克赶紧指出，这个过程（“在一个高度保护的环境中完成”）最终可能会“向我们揭示为什么这些宿主能够在这种插入中生存和繁荣，”马利克说。