那到底是什么?科学家们每天在试图弄清楚不同生物之间的关系时都会问这个问题。答案并不简单或微不足道。生物学隶属关系不仅用于建立生命目录,还用于理解生命如何进化成多种形式。
病毒是一个很好的例子。它们给生物学家带来了一个问题,因为它们没有细胞,因此不属于所有其他生物体所具有的主要三个群体或生命“领域”中的任何一个——细菌、古细菌(一种不同形式的微生物)和真核生物(植物、动物和真菌等)。
一些科学家认为不能算作活生物体,最好将其视为无法自行繁殖且需要劫持宿主细胞的流氓遗传物质。其他人认为病毒是从细胞生物进化而来的,因此被视为生命的第四个领域。
后一种理论得到了推动十年前的发现与细胞生命体更相似的巨型病毒。但一项新研究,发表在期刊上科学,关于这些巨型病毒的基因组的研究对这个想法提出了质疑。那么科学家们是否必须重新开始寻找病毒的起源呢?
病毒是微小的、简约的生物,远离细胞生命的细微差别。他们通常是组成遗传物质(DNA 或其分子表亲 RNA),通常被称为衣壳的蛋白质外壳包围,有时还带有从宿主细胞借用的附加层。病毒只能通过破坏宿主细胞的新陈代谢来在宿主细胞内复制,而生命的每个领域都被这些细胞抢占者的不同版本所感染。
这种对宿主细胞的巨大依赖性将它们推向定义的限制生命的一部分,有些人认为他们还活着,有些人认为他们已经死了。难怪大多数僵尸故事都涉及一个。也许将病毒视为不死生物会更容易一些。最大的问题是:它们从哪里来?
相互竞争的理论尝试解释病毒是如何进化的。一种将病毒描述为一种古老的细胞生物谱系的后代,这些细胞生物生活在其他细胞内,并随着时间的推移简化了它们的结构。这将使他们成为失落已久的第四生命领域的唯一幸存者,而细胞组织却被抛在了身后。如果病毒是从活的有机体进化而来的,那么现在认为它们是活的就有意义了。
流氓特工
另一种理论认为,病毒最初是流氓遗传因子,是基因组中逃脱细胞限制的流浪者。它们可能与跳跃基因它们可以从基因组中复制或剪切自身,然后将自身粘贴到 DNA 的其他部分。
在这种情况下,病毒将是进化稳定的分子事故的结果。这意味着它们从来都不是完整的生物体,就像计算机病毒不是完整的计算机一样。
这两个提议都有其缺陷。第一个未能解释病毒有多么简单。没有其他已知的有机体具有如此极端的简化程度。另一方面,第二种理论并不能解释为什么病毒比其他可移动遗传元件复杂得多,而其他可移动遗传元件都没有与衣壳相媲美的东西。
然后,在 2004 年,科学家发现了一种巨型病毒(或“girus”)似乎使平衡向有利于细胞起源的病毒倾斜。他们被称为巨人是有充分理由的。有些在大小和基因组长度上都比我们所爱的人大十倍病毒,并且有多达 2,500 个基因相比微薄的11.
这种额外的遗传物质包括制造蛋白质的指令,这是其他病毒中非常缺乏的东西,但存在于所有其他生命形式中。分子系统并不完整,病毒仍需要侵入细胞来产生更多的病毒。
但一些研究人员建议这些基因可能是细胞过去的残余物,支持第四生命域的存在。
另一方面,病毒的跳跃性遗传特性使其易于从其他生物体获取基因。这就提示了其他人争论巨象中所有这些额外的基因都是进化偷窃的产物。
巨大的问题
现在一个新研究已经证实了病毒中所有这些基因的“借用”性质。该研究使用最先进的方法,即下一代测序(NGS),来绘制从奥地利克洛斯特新堡废水处理厂提取的 DNA。近年来,基于NGS的研究已经揭开了无数 新型生命体,在这种情况下,NGS 揭示了一种全新的巨型病毒谱系,克洛斯新病毒。
在所有病毒中,克洛斯新病毒拥有最大的一组参与制造蛋白质的基因。通过比较不同巨型病毒的基因组并仔细重建它们的进化,研究人员令人信服地表明,这些病毒中的蛋白质制造机制是相对较新的遗传添加,而不是更大的祖先基因组的碎片。
该研究认为,这些病毒试图劫持的宿主细胞可能已经进化出一种基于隐藏蛋白质以防止入侵者的防御策略。然后病毒通过将其中一些基因整合到它们的基因组中来适应。研究人员得出的结论是,本研究中分析的巨型病毒是从较小的病毒进化而来的,否定了它们是从细胞生命体进化而来的观点。
然而,新证据并不能完全杀死病毒。生命之树中每天都会发现新的节瘤,而一项新发现仍然可以提供细胞生命和非细胞生命之间的联系,或者证明相反的情况。
在那之前,我们将继续思考生命的本质、僵尸和病毒之间的关系,并想知道“那到底是什么?”