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病毒从哪里来?

作者:唐骋(中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心)

文章转载自中国科普博览大家族科学大院(ID:kexuedayuan)

了解演化的朋友应该都知道,只要往上追溯,任何两个生物都能追溯到某个共同祖先,而祖先还能继续溯源到祖先的共同祖先,最终构建起一棵足以囊括古今众生的演化之树。

生命最初或许就诞生在类似这样的地方,Credit: Ocean Exploration Trust

慢慢的,有一些大分子,比如说RNA,DNA以及蛋白质开始或独立或彼此协作地复制自身,这个阶段可以称为“分子生命”。然而在一片祥和的分子生命中却产生了一个异类,那就是包括现存所有生物的最近共同祖先“露卡”(LUCA)在内的一些分子生命,它们发展出了一个改变了生命法则的结构,那就是细胞。拥有膜结构的细胞可以更好地保护其中娇弱的RNA和蛋白质等核心大分子,极大增强了这些生物的适应力,意味着它们会把原始的分子生命摁在地上摩擦。

有一种假说(The Virus-First Hypothesis)就认为,病毒正是原始分子生命世界的遗民,它们在在最后一刻创造出了寄生的生活方式,反过来利用了敌人的细胞结构,宛如一群远古的复仇之魂,对于夺取它家园的族裔作着永恒的抗争。

这个假说一度十分盛行,毕竟病毒的构造是如此简单,乃至简陋,它们与细胞生命的差异又是如此巨大。

△在很多细菌中,除了自身原本的DNA(红色部分)以外,还经常会有一些小片段的环状DNA(橙色),那些被称为质粒(图片来源:作者绘制)

于是在漫长的演化中,有些质粒学会了一件事:我们不要一辈子打工!这些质粒从打工仔变成了二五仔,反过来把它们的细菌老板给劫持了,夺走了细菌所有的营养来复制自身。随着时间推移,有些质粒就变成了病毒。

庞大的拟菌病毒(图片来源:Haitham Sobhy et al. 2015)

2008年,科学家发现了第二种大病毒,将其命名为 “妈妈病毒”(Mamavirus),从此一种又一种“大病毒”(Giant Virus)开始接二连三地出现在人类的视野中,到2013年发现的“潘多拉病毒”(Pandoravirus)更是把最大病毒的记录刷到了1微米以上。

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