那到底是什麼?科學家們每天在試圖弄清楚不同生物之間的關係時都會問這個問題。答案並不簡單或微不足道。生物學隸屬關係不僅用於建立生命目錄,也用於理解生命如何演化成多種形式。
病毒是一個很好的例子。它們給生物學家帶來了一個問題,因為它們沒有細胞,因此不屬於所有其他生物體所具有的主要三個群體或生命「領域」中的任何一個——細菌、古細菌(一種不同形式的微生物)和真核生物(植物、動物和真菌等)。
一些科學家認為不能算是活生物體,最好將其視為無法自行繁殖且需要劫持宿主細胞的流氓遺傳物質。其他人則認為病毒是從細胞生物演化而來的,因此被視為生命的第四個領域。
後一種理論得到了推動十年前的發現與細胞生命體更相似的巨型病毒。但一項新研究,發表在期刊上科學,關於這些巨型病毒的基因組的研究對這個想法提出了質疑。那麼科學家是否必須重新開始尋找病毒的起源呢?
病毒是微小的、簡約的生物,遠離細胞生命的細微差別。他們通常是組成遺傳物質(DNA 或其分子表親 RNA),通常被稱為衣殼的蛋白質外殼包圍,有時還帶有從宿主細胞借用的附加層。病毒只能透過破壞宿主細胞的新陳代謝來在宿主細胞內複製,而生命的每個領域都被這些細胞搶佔者的不同版本所感染。
這種對宿主細胞的巨大依賴性將它們推向定義的限制生命的一部分,有些人認為他們還活著,有些人認為他們已經死了。難怪大多數殭屍故事都涉及一個。也許將病毒視為不死生物會比較容易。最大的問題是:它們從哪裡來?
相互競爭的理論試著解釋病毒是如何進化的。一種將病毒描述為一種古老的細胞生物譜系的後代,這些細胞生物生活在其他細胞內,並隨著時間的推移簡化了它們的結構。這將使他們成為失落已久的第四生命領域的唯一倖存者,而細胞組織卻被拋在了身後。如果病毒是從活的有機體進化而來的,那麼現在認為它們是活的就有意義了。
流氓特工
另一種理論認為,病毒最初是流氓遺傳因子,是基因組中逃脫細胞限制的流浪者。它們可能與跳躍基因它們可以從基因組複製或剪切自身,然後將自身貼到 DNA 的其他部分。
在這種情況下,病毒將是進化穩定的分子事故的結果。這意味著它們從來都不是完整的生物體,就像電腦病毒不是完整的電腦一樣。
這兩個提議都有其缺陷。第一個未能解釋病毒有多簡單。沒有其他已知的有機體具有如此極端的簡化程度。另一方面,第二種理論並不能解釋為什麼病毒比其他可移動遺傳元件複雜得多,而其他可移動遺傳元件都沒有與衣殼相媲美的東西。
然後,在 2004 年,科學家發現了一種巨型病毒(或稱“girus”)似乎使平衡向有利於細胞起源的病毒傾斜。他們被稱為巨人是有充分理由的。有些在大小和基因組長度上都比我們所愛的人大十倍病毒,並且有多達 2,500 個基因相比微薄的11.
這種額外的遺傳物質包括製造蛋白質的指令,這是其他病毒中非常缺乏的東西,但存在於所有其他生命形式中。分子系統並不完整,病毒仍需要侵入細胞產生更多的病毒。
但一些研究人員建議這些基因可能是細胞過去的殘餘物,支持第四生命域的存在。
另一方面,病毒的跳躍性遺傳特性使其易於從其他生物體獲取基因。這就提示了其他人爭論巨像中所有這些額外的基因都是進化偷竊的產物。
巨大的問題
現在一個新研究已經證實了病毒中所有這些基因的「借用」性質。該研究使用最先進的方法,即下一代定序(NGS),來繪製從奧地利克洛斯特新堡廢水處理廠提取的 DNA。近年來,基於NGS的研究已經揭開了無數 新型生命體,在這種情況下,NGS 揭示了一種全新的巨型病毒譜系,克洛斯新病毒。
在所有病毒中,克洛斯新病毒擁有最大的一組參與製造蛋白質的基因。透過比較不同巨型病毒的基因組並仔細重建它們的演化,研究人員令人信服地表明,這些病毒中的蛋白質製造機制是相對較新的遺傳添加,而不是更大的祖先基因組的碎片。
研究認為,這些病毒試圖劫持的宿主細胞可能已經進化出一種基於隱藏蛋白質以防止入侵者的防禦策略。然後病毒透過將其中一些基因整合到它們的基因組中來適應。研究人員的結論是,本研究分析的巨型病毒是從較小的病毒演化而來的,否定了它們是從細胞生命體演化而來的觀點。
然而,新證據並不能完全殺死病毒。生命之樹中每天都會發現新的節瘤,而一項新發現仍然可以提供細胞生命和非細胞生命之間的聯繫,或證明相反的情況。
在那之前,我們將繼續思考生命的本質、殭屍和病毒之間的關係,並想知道“那到底是什麼?”