身體里也有病毒基因：存在于眾多生命中

據國外媒體報道，一項新研究發現，病毒與另一些不是它們宿主的生物也共享著部分基因。該研究的結果發表在近期的《微生物學前沿》（Frontiers in Microbiology）期刊上，進一步證實了病毒可以和多種單細胞生物交換基因，并且是生物多樣性的介質。

這項研究分析了病毒和所有生物域（domain）——從細菌和古菌等單細胞微生物到動物、植物、真菌等真核生物——的蛋白質結構。研究負責人、在美國伊利諾伊大學和巴基斯坦 COMSATS 信息技術學院任職的阿爾沙·納西爾（Arshan Nasir）說：“我們通常會用病毒與其宿主的關系來定義它們，但這么做就限制了我們對病毒和細胞之間相互作用的理解。”

“近期的研究已經揭示，生物體可以和其他生物體形成合作關系，并以群體生活。例如，許多細菌和古菌都生活在人的體內，組成了人體的微生物群落，”納西爾補充道。來自伊利諾伊大學香檳分校基因組生物學研究所的農作物學教授 Gustavo Caetano-Anolles，以及韓國極地研究所的高級科學家 Kyung Mo Kim 也參與了此次研究。

一項研究分析了病毒和所有生物域（domain）——從細菌和古菌等單細胞微生物到動物、植物、真菌等真核生物——的蛋白質結構，發現病毒與另一些不是它們宿主的生物也共享著部分基因。

據目前所知，感染古菌和細菌的病毒并不會感染真核生物。然而，這些病毒可能會以某些無害的方式與它們不會感染的生物互動。“我們希望通過分析病毒和單細胞生物的基因組，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胞轉移的可能痕跡，”納西爾說道。

研究團隊采用一種生物信息學方法對病毒及其宿主生物體的基因組進行了分析。他們并沒有把焦點放在會隨著世代改變的基因序列上，而是分析了蛋白質的功能部分——折疊子（folds）。每個折疊子——有超過 1400 個折疊子在所有生命域中都存在——都有著獨特的三維結構，具有特定的作用形式。研究人員稱，由于折疊子對蛋白質功能非常重要，因此即使在編碼它們的基因序列因為突變或其他過程而改變時，折疊子依然能保持穩定。“這使蛋白質折疊子成為大范圍時間跨度中可以信賴的演化標記，對于突變極為快速的病毒尤為如此，”納西爾說道。

Caetano-Anolles 表示，研究人員在所有生命域和所有類型的病毒中發現了數百種蛋白質折疊子，意味著它們可能來自所有生命形式共同的古老祖先。不過，一些折疊子只出現在單個生命域及其所感染的病毒中，表明遺傳物質的傳遞可能只出現在該類病毒及其宿主之間。研究人員發現，在總共大約 2000 個折疊子超家族中，只有一個是古菌及感染古菌的病毒共有的，細菌及其感染的病毒共享的有 29 個，而真核生物及感染它們的病毒之間共有的有 37 個。

研究人員稱，分析數據還指向了病毒如何與細胞進行遺傳物質交換的機制，但這還需要進一步研究。“我們在單細胞生物中發現了許多病毒標志基因，而這些病毒并不會感染它們，”納西爾說，“這在感染細菌的病毒和真核生物中尤其明顯，可能是因為細菌與真核生物之間存在更多的相互作用方式。”

“盡管人們傾向于認為病毒會感染并殺死宿主，但早在幾十年前，我們就知道病毒有時候會進入細胞，然后把自己的遺傳物質整合進去，而不會殺死細胞，”Caetano-Anolles 說道。對于單細胞生物來說，這些基因有時候還會傳遞給未來的后代。同樣的，人類的 DNA 也有病毒基因的殘留。

“舉例來說，一些逆轉錄因子（Retroelement）和轉座子，就被認為是來源于古老的病毒，”納西爾說道。逆轉錄因子是從 RNA 病毒復制而來的一段 DNA 序列，能插入非病毒生物的基因組中。轉座子又被稱為“跳躍基因”（jumping genes），能夠從基因組的一處移動到另一處。

“如果有一個實體，它在某一個節點上是病毒，然后被選擇進入了基因組中，那它變成了該生物分子遺傳物質的一部分，”Caetano-Anolles 說道。研究團隊還發現了一個在任何單細胞生物基因組中都沒有出現過的、由病毒特異性蛋白質折疊子組成的大子集。“這表明病毒能夠產生新的基因，并且很可能把這些基因傳遞給了單細胞生物，”納西爾說道。