身體里也有病毒基因：存在于眾多生命中

據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)，病毒與另一些不是它們宿主的生物也共享著部分基因。該研究的結(jié)果發(fā)表在近期的《微生物學(xué)前沿》（Frontiers in Microbiology）期刊上，進(jìn)一步證實(shí)了病毒可以和多種單細(xì)胞生物交換基因，并且是生物多樣性的介質(zhì)。

這項(xiàng)研究分析了病毒和所有生物域（domain）——從細(xì)菌和古菌等單細(xì)胞微生物到動(dòng)物、植物、真菌等真核生物——的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。研究負(fù)責(zé)人、在美國(guó)伊利諾伊大學(xué)和巴基斯坦 COMSATS 信息技術(shù)學(xué)院任職的阿爾沙·納西爾（Arshan Nasir）說(shuō)：“我們通常會(huì)用病毒與其宿主的關(guān)系來(lái)定義它們，但這么做就限制了我們對(duì)病毒和細(xì)胞之間相互作用的理解。”

“近期的研究已經(jīng)揭示，生物體可以和其他生物體形成合作關(guān)系，并以群體生活。例如，許多細(xì)菌和古菌都生活在人的體內(nèi)，組成了人體的微生物群落，”納西爾補(bǔ)充道。來(lái)自伊利諾伊大學(xué)香檳分校基因組生物學(xué)研究所的農(nóng)作物學(xué)教授 Gustavo Caetano-Anolles，以及韓國(guó)極地研究所的高級(jí)科學(xué)家 Kyung Mo Kim 也參與了此次研究。

一項(xiàng)研究分析了病毒和所有生物域（domain）——從細(xì)菌和古菌等單細(xì)胞微生物到動(dòng)物、植物、真菌等真核生物——的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)病毒與另一些不是它們宿主的生物也共享著部分基因。

據(jù)目前所知，感染古菌和細(xì)菌的病毒并不會(huì)感染真核生物。然而，這些病毒可能會(huì)以某些無(wú)害的方式與它們不會(huì)感染的生物互動(dòng)。“我們希望通過分析病毒和單細(xì)胞生物的基因組，在我們已知的病毒與其宿主的相互作用之外，尋找基因從病毒向細(xì)胞轉(zhuǎn)移的可能痕跡，”納西爾說(shuō)道。

研究團(tuán)隊(duì)采用一種生物信息學(xué)方法對(duì)病毒及其宿主生物體的基因組進(jìn)行了分析。他們并沒有把焦點(diǎn)放在會(huì)隨著世代改變的基因序列上，而是分析了蛋白質(zhì)的功能部分——折疊子（folds）。每個(gè)折疊子——有超過 1400 個(gè)折疊子在所有生命域中都存在——都有著獨(dú)特的三維結(jié)構(gòu)，具有特定的作用形式。研究人員稱，由于折疊子對(duì)蛋白質(zhì)功能非常重要，因此即使在編碼它們的基因序列因?yàn)橥蛔兓蚱渌^程而改變時(shí)，折疊子依然能保持穩(wěn)定。“這使蛋白質(zhì)折疊子成為大范圍時(shí)間跨度中可以信賴的演化標(biāo)記，對(duì)于突變極為快速的病毒尤為如此，”納西爾說(shuō)道。

Caetano-Anolles 表示，研究人員在所有生命域和所有類型的病毒中發(fā)現(xiàn)了數(shù)百種蛋白質(zhì)折疊子，意味著它們可能來(lái)自所有生命形式共同的古老祖先。不過，一些折疊子只出現(xiàn)在單個(gè)生命域及其所感染的病毒中，表明遺傳物質(zhì)的傳遞可能只出現(xiàn)在該類病毒及其宿主之間。研究人員發(fā)現(xiàn)，在總共大約 2000 個(gè)折疊子超家族中，只有一個(gè)是古菌及感染古菌的病毒共有的，細(xì)菌及其感染的病毒共享的有 29 個(gè)，而真核生物及感染它們的病毒之間共有的有 37 個(gè)。

研究人員稱，分析數(shù)據(jù)還指向了病毒如何與細(xì)胞進(jìn)行遺傳物質(zhì)交換的機(jī)制，但這還需要進(jìn)一步研究。“我們?cè)趩渭?xì)胞生物中發(fā)現(xiàn)了許多病毒標(biāo)志基因，而這些病毒并不會(huì)感染它們，”納西爾說(shuō)，“這在感染細(xì)菌的病毒和真核生物中尤其明顯，可能是因?yàn)榧?xì)菌與真核生物之間存在更多的相互作用方式。”

“盡管人們傾向于認(rèn)為病毒會(huì)感染并殺死宿主，但早在幾十年前，我們就知道病毒有時(shí)候會(huì)進(jìn)入細(xì)胞，然后把自己的遺傳物質(zhì)整合進(jìn)去，而不會(huì)殺死細(xì)胞，”Caetano-Anolles 說(shuō)道。對(duì)于單細(xì)胞生物來(lái)說(shuō)，這些基因有時(shí)候還會(huì)傳遞給未來(lái)的后代。同樣的，人類的 DNA 也有病毒基因的殘留。

“舉例來(lái)說(shuō)，一些逆轉(zhuǎn)錄因子（Retroelement）和轉(zhuǎn)座子，就被認(rèn)為是來(lái)源于古老的病毒，”納西爾說(shuō)道。逆轉(zhuǎn)錄因子是從 RNA 病毒復(fù)制而來(lái)的一段 DNA 序列，能插入非病毒生物的基因組中。轉(zhuǎn)座子又被稱為“跳躍基因”（jumping genes），能夠從基因組的一處移動(dòng)到另一處。

“如果有一個(gè)實(shí)體，它在某一個(gè)節(jié)點(diǎn)上是病毒，然后被選擇進(jìn)入了基因組中，那它變成了該生物分子遺傳物質(zhì)的一部分，”Caetano-Anolles 說(shuō)道。研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)在任何單細(xì)胞生物基因組中都沒有出現(xiàn)過的、由病毒特異性蛋白質(zhì)折疊子組成的大子集。“這表明病毒能夠產(chǎn)生新的基因，并且很可能把這些基因傳遞給了單細(xì)胞生物，”納西爾說(shuō)道。