【病毒】透视生物本质:病毒泛滥的人类基因组( 二 )
这个受精卵随后会发育成胚胎 。 胚胎的所有细胞最初都是由这个受精卵发育而来的 , 所以胚胎中所有细胞里都应该含有病毒DNA 。 最后 , 破壳而出的小鸡就成了一个鸡和病毒的“嵌合体” 。 嵌合体小鸡长大 , 有了自己的后代 , 后代的基因组中同样藏着禽白血病病毒的DNA 。 就这样 , 病毒在数千年的时间里一代代无声地传递 。 但在特定的情况下 , 病毒会被重新激活 , 产生肿瘤 , 并扩散到其他宿主身上 。
科学家还发现 , 这种病毒自成一类 。 科学家称其为内源性逆转录病毒——“内源性”的意思是说 , 它们是从生物内部产生出来的 。 科学家很快从其他动物身上发现了更多内源性逆转录病毒 。 事实上 , 这类病毒潜伏在几乎所有重要的脊椎动物类群里 , 从鱼类、爬行动物到哺乳动物的基因组中 , 都能找到它们的痕迹 。 一些最近发现的内源性逆转录病毒 , 如同禽白血病病毒一样会致癌 , 但同时也有很多对宿主完全没有影响——因为这些病毒又出现了额外的突变 , 让它们没法利用宿主细胞制造新病毒 。 不过 , 这些因为“残疾”而禁锢了脚步的病毒仍然有可能再重新插入宿主的基因组 , 重新开始复制自己的基因 。 还有些内源性逆转录病毒实在被突变搞得过于支离破碎 , 无法再发挥任何威力 , 沦为宿主基因组里一件小小的行李 , 从一代传递到下一代 。
科学家一般认为人类基因组中没有活跃的内源性逆转录病毒 。 但在法国维勒瑞夫 (犹太城) 的古斯塔夫·鲁西癌症研究中心 (Gustave Roussy Institute), 研究人员蒂里·海德曼 (Thierry Heidmann) 和同事却找到了让这些静默的病毒重新活化的方法 。 当时 , 海德曼正在研究一种内源性逆转录病毒 , 他注意到 , 这种病毒在不同人中有不同的版本 。 而这些个体差异大概是在逆转录病毒整合到人类祖先基因组里之后产生的 。 随着人类的繁衍 , 病毒基因的不同部分相继出现了不同的突变 。
海德曼和他的同事们比较了病毒相关序列的不同变异类型 。 这个过程就像在研究莎士比亚剧本的四个版本 , 每个版本都是粗心的文职人员抄写的 。 每个人犯的错误各不相同 , 同一个词就可能抄成四种样子 。 比如逆转录病读、拟转录病毒、逆转鹿病毒、逆转录兵毒......通过比较四个版本 , 历史学家就能推断出原来的词是“逆转录病毒” 。
用这种方法 , 海德曼和他的同事们就能用人体中现存各种各样突变版本的序列 , 来确定最初的DNA序列 , 再参照算出的序列合成相应的DNA , 并插入到培养的人类细胞中 。 被感染的一部分细胞真的生产出了很多病毒 , 还能再去感染其他细胞 。 换句话说 , 起初的这段DNA的确是能感染细胞的活病毒 。 2006年 , 海德曼将这种病毒命名为“不死鸟” (Phoenix), 取其寓意 , 这种病毒就像从灰烬中重生的神秘凤凰一样 , 可以起死回生 。
不死鸟病毒可能是在距今不到100万年的时间里感染了我们的祖先 。 而我们身体里也有一些病毒比这还要古老 。 我们是怎么知道的呢?科学家发现了一些同时存在于人类和其他物种基因组中的病毒 , 说明它们是在人类和这些生物在演化上分道扬镳前就进入了我们共同祖先的基因组 。 比如伦敦帝国学院的病毒学家亚当·李 (Adam Lee) 和他的同事就在人体内发现了一种名为ERV-L的内源性逆转录病毒 , 同时他们也在许多其他物种中发现了同样的病毒 , 这其中不乏马和食蚁兽这样和人差别巨大的生物 。 科学家画出的病毒演化树同它们宿主的演化树完美重合 。 看来这种内源性逆转录病毒似乎在距今1亿年前感染了有胎盘类哺乳动物的共同祖先 , 之后随着这一支哺乳动物演化至今 , 成为了犰狳、大象、海牛也包括我们人类体内的常驻客 。
内源性逆转录病毒整合到宿主基因组中之后 , 仍然可以复制自身的DNA , 并重新插入宿主基因组 。 上百万年来 , 内源性逆转录病毒一直在反复不断地入侵我们的基因组 , 日积月累 , 到今天已经数量惊人 。 我们每个人的基因组中携带了近10万个内源性逆转录病毒的DNA片段 , 占到人类DNA总量的8% 。 反过来看 , 人类基因组中2万个负责蛋白质编码的基因 , 也只不过占到1.2%而已 。 科学家对人类基因组里其他被同步复制且会重新插入的DNA小片段进行了整理 , 这些DNA片段的数量高达数百万个 。 他们推测这些片段中很多可能也是从内源性逆转录病毒演变而来 。 这些入侵者经过数百万年的演化 , 已经被剥夺了大量的DNA , 只剩下自我复制的最关键基因 。 换句话说 , 我们的基因组中简直病毒泛滥 。
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