威斯腾促销
伯豪生物转化医学服务平台
贝康招聘

病毒如何起源?巨型病毒的发现引发更多讨论与争议

2017/05/11 来源:Nature自然科研
分享: 
导读
演化生物学家一直不知道该如何看待病毒,有关其起源的争论持续了数十年。然而,一类最新发现的巨型病毒——Klosneuvirus可能是有助于解决该争论的缺失环节,但也可能引起更多争议。

Klosneuvirus模拟示例图(图片来源:Ella Maru Studio)

原文以Giant virus discovery sparks debate over tree of life为标题

发布在2017年4月6日的《自然》新闻上

原文作者:Sara Reardon

Klosneuviruses的发现与病毒构成单独生命域的理论有矛盾,但并非每个人都接受这种观点。

演化生物学家一直不知道该如何看待病毒,有关其起源的争论持续了数十年。然而,一类最新发现的巨型病毒——Klosneuvirus可能是有助于解决该争论的缺失环节,但也可能引起更多争议

2003年,研究者报道了所发现的巨型病毒,他们将其命名为Mimivirus(模仿病毒),该病毒的基因显示它们的祖先可能能够在宿主细胞外存活。这项发现使研究者分为了两个阵营。一方认为病毒本来是自给自足的有机体,但被困在其他细胞内并最终寄生于细胞,抛弃它们不再需要的基因。另一方则将病毒视为在数亿年的时间里从宿主中不断获取遗传物质的颗粒

一项于4月6号发表在《科学》杂志上的研究为后一种观点提供了证据,证明病毒由“偷”来的部分拼凑而成。然而,该研究已经引起了争议,不太可能解决这场纷杂的争论。

在Mimivirus被发现之后,一些研究者建立起一种将病毒置于进化树根部的理论。他们提出病毒组成了除细菌、真核生物(含有细胞内部结构如细胞核的有机体)以及古菌(与细菌大小相近的有机体)之外的“第四域”。

直径400 纳米的Mimivirus约为大肠杆菌细胞宽度的一半,能够在显微镜下观察到,其独特之处在于它们含有的DNA,能够编码RNA信息翻译成蛋白质过程所需的分子。常规的病毒则通过宿主细胞来合成其蛋白质。

发现Mimivirus的团队认为,病毒自身产生蛋白质的能力表明这些巨型病毒来源于可能已灭绝的、古老的独立生存细胞。“它们重新引起了有关病毒生命本质以及其与细胞世界关系的讨论,”Mimivirus原始论文的共同作者之一,法国艾克斯-马赛大学的演化生物学家Jean-Michel Claverie说。

填补研究空缺

这个问题可以通过比较病毒和其真核宿主的基因组序列得到解答。Mimivirus中与真核细胞相近的基因太少,无法进行统计学分析来确定其演化关系。病毒基因组极快的突变速度更使得研究困难性进一步增加。

Klosneuvirus可能填补这一空缺。它们的基因组中含有多种酶以及其他产生蛋白质分子机制的编码。其中一些部分从未在任何病毒中发现过,包括Mimivirus。“这就是我们以前从未找到的一种缺失环节,”研究的共同作者、美国加州核桃溪市联合基因组研究所的微生物学家Tanja Woyke说。

病毒起源的一种假说认为病毒从真核细胞中获得其部分基因组(图片来源:Carla Schaffer/AAAS

Woyke和她的同事在奥地利某污水处理厂研究细菌降解污水的过程中偶然发现了Klosneuvirus。他们对样品中的基因组进行了测序来鉴定其中存在的生物,结果发现了四个类似于Mimivirus的基因组。

通过利用复杂的软件来追踪它们神秘的基因组的演化历史,研究者发现这个基因组在数亿年中陆续获得与翻译相关的基因。他们表示,该证据支持病毒偷取了它们的部分基因组这一观点。但是,Mimivirus和Klosneuvirus起源的方式可能并不一样,这使得有关病毒起源的两种观点均有可能,联合基因组研究所的生物信息学家以及这项新研究的共同作者之一Frederik Schulz说。

生命域之争

Klosneuvirus从哪种真核生物获得了基因尚不清楚。并且由于未找到宿主,研究者尚不能繁殖该病毒。这类病毒似乎并不会感染Mimivirus及其他已知的巨型病毒会感染的一类变形虫。

Claverie指出,Klosneuvirus的大部分翻译机制与已知任何生物的都不匹配。同时他担心用于推断病毒祖先的计算模型可能用到了样品中的残留的DNA片段, 从而可能导致数据的污染。“我期待能够在试管中从宿主身上分离出真正的病毒,这样我才会相信对它们演化的解释,”他说。

南巴黎大学的演化生物学家David Moreira并不认为这是必须的。他说大量的演化研究可以在一个基因组中完成,同时他很高兴看到更多的论文得出病毒并不是生命第四个域的结论。

Mimivirus的共同发现者、艾克斯-马赛大学微生物学家Didier Raoult表示,这项最新发现并不能终结这场争论,但无论如何这是一项好的发现。“我们正在发现世界中曾被完全忽略的一部分,我们需要有耐心。”

本网站所有注明“来源:生物探索”的文字、图片和音视频资料,版权均属于生物探索所有,其他平台转载需得到授权。本网所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源和作者,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(editor@biodiscover.com),我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点,不代表本站立场。