人类现在掌握的病毒记录,最多也就追溯到几千年前有文字记载的时候。而真正开始系统研究病毒,也就八十多年的事。科学家希望通过研究现在存在的病毒,搞清楚病毒到底是怎么来的、怎么一步步变到现在这个样子的。更重要的是,想预测以后病毒会怎么变,特别是那些会让人得病的病毒。比如说,环境变了,病毒会不会跟着变?变快还是变慢?是什么在逼它变?只有把这些搞清楚,才有可能提前预防病毒爆发,保护人类和动物健康。
说到病毒起源,首先要搞清楚什么叫起源。简单来说,就是病毒的遗传物质从原来的大分子中独立出来,开始自己复制、自己进化的那一刻。一旦它有了决定自己繁殖和命运的能力,它就成了一种新的、独立的遗传单位。
目前关于病毒起源,主要有三种说法:
1)退化说。这个说法认为病毒是退化出来的,原本是细胞里的寄生虫,后来越变越简单。可能是它们对某些细胞内部的代谢特别依赖,所以慢慢就把一些自己不需要的功能都丢了。但有几个关键功能必须保留:比如DNA复制的起点、控制复制的蛋白,还有跟宿主互动的能力。最后变成一种只能靠寄生才能活的DNA分子,比如质粒。这个过程分两步:先是质粒能自己复制,然后突变出衣壳蛋白,再后来有了在细胞之间转移的能力,就被自然选择保留下来。
2)宿主逃逸说。意思是病毒是从宿主细胞里的一些正常成分变来的。比如DNA病毒可能来自质粒或者转移因子,反转录病毒来自反转座子,RNA病毒则可能来自能自我复制的mRNA。这种说法几乎能解释所有病毒的起源。
3)RNA世界起源说。认为病毒最早是能自我复制的RNA分子。因为RNA本身就能催化化学反应,这让它在生命起源中地位很重要。一些小而简单的RNA分子,至少具备三种功能:能当核糖核酸酶、能剪切自己内部的序列、还能作为引物合成其他核酸。也就是说,RNA本身就具备复制和进化的基础能力。按照这个理论,最早是RNA主导生命,后来才演化出RNA+蛋白质的组合,最后才出现更稳定的DNA。RNA因为反应性强,适合作为催化剂,但不适合作为遗传物质。有些分子后来被包进细胞里,成了宿主;有些则继续自我复制或者寄生在宿主里,变成了病毒。这一理论认为病毒和宿主是一起进化的。现在看到的类病毒和卫星RNA,还保留着部分RNA催化能力,所以被认为是远古RNA世界的遗迹。
研究病毒怎么进化,方法也有不少。比如通过比较基因序列、基因组排列顺序、基因组成这些方面,来构建病毒的家谱。不过单个基因的进化树不能代表整个病毒的进化,多个基因拼起来的进化树更靠谱。基因组排列顺序和单基因分析从不同角度反映了病毒的进化路径。研究基因组成的变化,对理解基因起源和病毒与宿主的关系也特别重要。
                说到病毒起源,首先要搞清楚什么叫起源。简单来说,就是病毒的遗传物质从原来的大分子中独立出来,开始自己复制、自己进化的那一刻。一旦它有了决定自己繁殖和命运的能力,它就成了一种新的、独立的遗传单位。
目前关于病毒起源,主要有三种说法:
1)退化说。这个说法认为病毒是退化出来的,原本是细胞里的寄生虫,后来越变越简单。可能是它们对某些细胞内部的代谢特别依赖,所以慢慢就把一些自己不需要的功能都丢了。但有几个关键功能必须保留:比如DNA复制的起点、控制复制的蛋白,还有跟宿主互动的能力。最后变成一种只能靠寄生才能活的DNA分子,比如质粒。这个过程分两步:先是质粒能自己复制,然后突变出衣壳蛋白,再后来有了在细胞之间转移的能力,就被自然选择保留下来。
2)宿主逃逸说。意思是病毒是从宿主细胞里的一些正常成分变来的。比如DNA病毒可能来自质粒或者转移因子,反转录病毒来自反转座子,RNA病毒则可能来自能自我复制的mRNA。这种说法几乎能解释所有病毒的起源。
3)RNA世界起源说。认为病毒最早是能自我复制的RNA分子。因为RNA本身就能催化化学反应,这让它在生命起源中地位很重要。一些小而简单的RNA分子,至少具备三种功能:能当核糖核酸酶、能剪切自己内部的序列、还能作为引物合成其他核酸。也就是说,RNA本身就具备复制和进化的基础能力。按照这个理论,最早是RNA主导生命,后来才演化出RNA+蛋白质的组合,最后才出现更稳定的DNA。RNA因为反应性强,适合作为催化剂,但不适合作为遗传物质。有些分子后来被包进细胞里,成了宿主;有些则继续自我复制或者寄生在宿主里,变成了病毒。这一理论认为病毒和宿主是一起进化的。现在看到的类病毒和卫星RNA,还保留着部分RNA催化能力,所以被认为是远古RNA世界的遗迹。
研究病毒怎么进化,方法也有不少。比如通过比较基因序列、基因组排列顺序、基因组成这些方面,来构建病毒的家谱。不过单个基因的进化树不能代表整个病毒的进化,多个基因拼起来的进化树更靠谱。基因组排列顺序和单基因分析从不同角度反映了病毒的进化路径。研究基因组成的变化,对理解基因起源和病毒与宿主的关系也特别重要。
