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追溯病毒的起源 人类这物种，真的标志着生命进化的顶峰吗？或者病毒才是？因为在历史长河中，当人类进化得越来越复杂时，病毒已经精简了，成功地抛掉了很多基因，只留下了少数的必需基因。 今天，病毒是如此的小和简单，有些甚至不能自我复制，因此，病毒携带的基本遗传物质，需要“溜进”宿主细胞，并诱骗宿主细胞才能复制。例如，只有14种蛋白质编码基因的流感病毒就是如此。 病毒是如此的基本，许多生物学家认为它们甚至不能被归类为一种生命形式。 新病毒唤醒旧问题 但随着科学研究的发展，我们开始转变了对病毒的看法。2003年，法国科学家观察到了一种神秘的微生物，它体型比一般病毒大许多，看起来像一种细菌，但与细菌有着不同的基因。它寄生在水中的单细胞生物阿米巴变形虫中，借助将自身的遗传信息融入其他动物的身体而繁殖，这种微生物也可以钻进人体，导致人的肺部产生疾病。 但当时，科学界发现的病毒大小大约都在10至100纳米之间，即便是较大的病毒，比如天花病毒，也只有300纳米。而这种新发现的病毒达到400纳米，科学家们意识到这是一种巨大的病毒，他们称这种像细菌的生物为“酷似细菌的病毒”或者“巨病毒”。 但“巨病毒”不只是具有大块头，它还携带了1000个基因，对病毒一族来说，这是一个巨大的基因组，只比一些细菌少了几百个基因。之后，科学家又发现了另外几个巨型病毒，比如2013年发现的潘多拉病毒，有大约1100个基因，再一次刷新了巨型病毒的记录。 这些病毒拥有如此之多的基因数量，暗示着它们存在复杂的遗传性，也由此再次唤醒人们对病毒的研究兴趣，以及重提那些由来已久的问题：病毒是什么时候开始进化的？对更复杂的细胞生命来说，病毒是它们进化过程中的一块“跳板”吗？病毒和细菌，谁先出现？ 这些问题非常棘手。因为对于考古学家来说，研究古生物最好的资料就是各类化石，但病毒是比较特殊的类群，它们只由包裹在柔软的蛋白质外壳里的几股DNA或RNA构成，因此它们不会变成化石，没有化石记录的研究，几乎已经不可能追溯它们的血统。 为了解决病毒进化的问题，研究人员开发了一种新方法，即重建微生物的“家族树”，来追溯细菌和病毒的起源。 回归微生物的“血统” 那么，我们如何重建进化过程中的“家族树”或“进化树”呢？ 科学家们通常是通过比较物种间的基因：两种生物拥有的共同基因越多，说明它们的关系越密切。但是这种技术能让你回溯的时间只有100万年左右。因为在这以前，生物的DNA已经发生很大突变，再往前追溯的话，我们不太可能看到不同物种之间的相似性。 所以，研究人员想回到地球生命刚刚开始的时候——大约35亿年前。对于这个时候的生命，就不能用比较物种之间的基因这种方法了，研究人员用了另外一种方法：比较生物体蛋白质的形状，或者说看看蛋白质是如何“折叠”的。 蛋白质是高精度的分子装置，如果改变了它们的形状，就会破坏它们的功能。虽然生命可以接受遗传密码连续且温和地转变，但不能忍受蛋白质形状的改动，哪怕改动是微小的。因此，生物的某种蛋白质形状自诞生起可能就没什么改变。这意味着，追溯蛋白质的形状，或许能把我们带到我们想要去的远古时期。 不久前，计算机科学家们开发出一种算法来比较蛋白质的形状，其中包括3460种病毒和1620个细胞。他们发现，细胞与病毒中，有442个蛋白质形状是相同的，而病毒有66种蛋白质形状是独有的。 研究人员把蛋白质的形状放到“一棵树”中，每有一种新的蛋白质形状出现，就代表着一个新的“分支”。研究小组使用化石证据来说明特定分支的萌芽。例如，蓝藻（蓝绿色）中有一种特定的蛋白质形状，这是第一次出现这种蛋白质形状，而后来它所有的后代都带有这种形状。通过比较蓝藻首次出现在化石记录（21亿年前）和其后代出现的时间，就可以确定这个特殊的折叠形状大约出现在20亿年前。 根据微生物的家族树，病毒是古老的，但它们并不是第一个形成的生命。而家族树还表明了，病毒和细菌有一个共同的祖先——一个能完全运作、自我复制的细胞。从这个原始细胞开始，细菌也像人类一样，朝着越来越复杂的方向进化；而病毒则反其道而行之，开始逐渐摆脱它们不需要的基因，直到再也无法自我复制。 研究人员估计，在约15亿年前，病毒就有了66种特定的蛋白质形状，这是病毒的进化之旅中关键的一步：突变发生在病毒的蛋白质外壳，使得病毒可以入侵到宿主细胞中。 也有“好”病毒 现在，大多数人提到病毒，可能会不寒而栗，大脑立马联想到各种禽流感病毒、艾滋病病毒（人类免疫缺陷病毒），或是前些时候出现的埃博拉病毒，认为病毒就是致命的“害虫”。但科学家告诉我们，尽管很多病毒很致命，但是有些病毒也有好的一面。 没有病毒这类居民，地球上的生命会很不一样，甚至可以这么说，如果没有它们，我们也不会在这里。 例如，研究人员推测，1亿多年前，原始的哺乳动物被一种病毒感染后，会捕获一个基因，促进了胎盘的发展。因为这个基因能使得胎盘细胞与子宫相融合，让胎儿从母亲子宫汲取养分。 在现代测序技术的发展下，人类基因组已经得到破译，令人惊奇的发现是，在人类的基因组中竟然有高达10万条片段来自病毒，这些病毒基因片段占据了人类基因组的8%。 此外，还有另外一个人们比较关注的问题：病毒是否有资格作为生命？研究者认为，如果病毒起源于一种活细胞，那么当我们用病毒感染这种活细胞时，如果它们能融合到一起，最终成为一个“完整的生命系统”的话，病毒是可以作为一种生命的。但问题是我们至今未发现这种活细胞。 澳大利亚悉尼嘉万研究所的分子生物学家认为，人们常常“指责”病毒不能自由生活（依赖于宿主，引发很多疾病）。但若要仔细说来，这种现象就像是一个哲学问题，就好比说，你是否认为人类是独立的生命体？如果你觉得人类是独立的生命体，那么，假设地球上的植物消失了，没有光合作用产生的氧气，或许人类就不能存活了。同样，没有动植物作为人类的食物，人类也无法存活。所以，无论是哪种生物，病毒也好，人类也罢，它们不单单是个体，也是一个相互作用和联系的系统。 |
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