病毒可引起全球性流行病但第一种病毒来自何处
埃博拉病毒,流感病毒和寨卡病毒等病毒成为头条新闻。他们抓住了我们的注意力,他们有可能造成广泛的疾病和死亡。但这些病毒最初是从哪里来的?与细菌不同,病毒不是生物 - 它们不能自己繁殖。相反,他们劫持细胞繁殖,传播并引发疾病。但如果不总是这样呢?
研究所谓的巨型病毒(称为南美瓜拉尼雷神之神)的所谓巨型病毒的科学家发现,它与我们今天遇到的病毒不同,它拥有一套几乎完整的机器来照顾自己。
最近的这一发现加剧了关于病毒起源的争论。
冷冻病毒
恐龙没有像恐龙一样的物理化石记录。
科学家检测病毒并研究它们的起源的一种方法是在动物组织和土壤中寻找它们的遗传物质- DNA或RNA的分子。
尽管电影可能让你相信,但在化石植物叶子或被困在琥珀中的昆虫中从未检测到病毒遗传物质。
然而,在西伯利亚的永久冻土中已经发现了一些古老的病毒,随着全球变暖继续解冻已被冻结数千年的地面,人们希望能够发现更多。在那之前,我们在精确重建病毒起源方面的能力仍然有限。
病毒进化
病毒是微生物,需要活细胞(通常称为宿主)繁殖。它们主要由包裹在蛋白质外壳中的遗传物质(DNA或RNA)组成。
这些DNA和RNA序列可能随着时间的推移而发生变化,积累了对有利于病毒存活的遗传密码的修改。科学家可以查看这些基因序列,以估计不同病毒的相关性以及它们如何进化。
这些研究表明,病毒不具有单一来源;也就是说,它们并非都是由一种病毒引起的,这种病毒已发生变化并演变成我们今天所知的所有病毒。病毒可能有许多独立的起源,几乎可以肯定在不同的时间。
科学家在考虑病毒起源时所做的一个假设是,每个病毒都与宿主共同进化。例如,感染人类的疱疹病毒随着时间的推移而进化,适应性使其能够继续保持感染人体细胞的能力。
如果我们认为地球上的所有生命形式都始于海洋,那么有理由相信病毒是在海洋中与宿主一起进化的。当这些生物迁移到陆地并进化时,病毒也会进化并获得感染陆地生物的能力。
今年早些时候,科学家发现了一些病毒可能存在数百万年并且自第一批脊椎动物存在以来一直存在的证据。但这并不能解释病毒本身的起源。
起源故事
一种理论假设病毒来自环状DNA(也称为质粒),它可以独立复制并在细胞之间移动,将遗传信息从一个生物体转移到另一个生物体。例如,一些质粒携带负责抗生素耐药性的基因。根据这一理论,质粒从细胞中逃逸出来并以允许其进入另一个细胞产生病毒的方式进化。
另一种理论认为,病毒可能是从更复杂的自由生物体(如细菌或细胞)进化而来的。一个最近的一项研究显示,一种叫做ARC蛋白是人类的内存重要的是可以形成病毒样颗粒和细胞之间的转移RNA。也许类似的古老蛋白质从一种生物体进化到另一种生物体。
最近在巴西苏打湖中发现了巨大的Tupanvirus。像这样的湖泊非常咸,pH值很高。它们可能模仿数十亿年前地球上的水生环境条件。
Tupanvirus拥有比任何其他已知病毒更完整的蛋白质制造机器。与其他病毒不同,它可能不依赖于它感染复制的细胞。这一发现再次引发了对病毒源于复杂的自由活细胞的理论的兴趣。
哪个先来?
上述两种理论都假设细胞存在于病毒之前,并且病毒可能在细胞存在的情况下进化。
但还有另一个假设认为病毒首先存在,甚至在细胞之前存在。在史前世界,病毒可能已经作为自我维持的实体存在,一种古老的机器可能会重现其遗传物质。随着时间的推移,这些史前病毒可能已形成复杂的,有组织的结构,最终演变成类似细胞的实体。
目前,这些只是理论。我们今天拥有的技术和资源无法自信地测试这些理论,并找出对病毒起源最合理的解释。
另一种看似不可能的策略是在火星等其他星球上以原始形式分离或识别病毒。留在地球似乎是一种更合理的方法。
正在发现的新病毒,如Tupanvirus或一个拥有3万年历史的巨型DNA病毒(Pithovirus)亲属,可能让我们能够拼凑起源于它们的难题。
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