巨型病毒点燃进化树之争

克洛斯纳维鲁斯示意图来源:埃拉·马鲁工作室/自然

进化生物学家从来不知道是什么制造了病毒，并且对它们的起源争论了十多年。然而，一组被称为克洛斯纳维病毒的巨型病毒的新发现可能是有助于解决争议的“缺失环节”——或者引发更多争议。

2003年，研究人员报道了一种巨大病毒的发现，并将其命名为拟态病毒。它们携带的基因表明它们的原型可以生活在宿主细胞之外。这一发现将研究人员分成了两个阵营。一个小组认为，这种病毒最初是一种自给自足的微生物，被困在其他细胞中，最终变成了寄生虫，并抛弃了不再需要的基因。另一组将病毒视为粒子，掠夺宿主生物的遗传物质达数亿年之久。

4月6日发表在《科学》杂志上的一项研究为后一组人的观点提供了证据，即病毒是由被盗部分组成的。然而，这已经引发了争议，不太可能得到解决。

随着密密病毒的发现，一些科学家发展了一种理论，将病毒置于进化树的根部。他们认为，病毒构成了“第四个结构域”，并与细菌、真核生物(其细胞含有细胞核等内部结构的微生物)和细菌大小的称为古细菌的微生物共存。

拟态病毒直径为400纳米，约为大肠杆菌细胞宽度的一半，在显微镜下可以看到。它们含有将核糖核酸信息转化为蛋白质的脱氧核糖核酸编码分子。他们在这方面是独一无二的。普通病毒让宿主细胞为它们生产蛋白质。

发现拟态病毒的团队认为，病毒制造自身蛋白质的能力表明，这些病毒巨人起源于可能不再存在的古代独立细胞类型。“他们重新开始讨论病毒存活的本质及其与‘细胞’世界的关系。”埃克斯-马赛大学的进化生物学家让-米歇尔·克拉维里说，他也是米米罗斯最初论文的合著者。

这个问题可以通过比较真核宿主中病毒和病毒的基因序列来解决。拟态病毒包含的真核生物等基因太少，无法完成统计分析来确定它们的进化关系。病毒基因组的快速变化加剧了这一困难。

克洛斯内病毒可以填补这个空白。他们的基因组包含许多酶的编码和其他用来制造蛋白质的分子机制。其中一些从未在病毒中出现过，包括Mimivirus。"它们缺少我们以前没有发现的环节."加州核桃溪联合基因组研究所的微生物学家塔尼亚·沃基是研究伙伴，他说。

沃克和他的同事在奥地利的一家污水处理厂研究污水的细菌分解时，碰巧发现了克劳斯纳病毒。他们通过测序样本基因组来鉴定微生物，发现它们的四个基因组与拟态病毒相似。

研究人员使用复杂的软件来追踪其神秘基因组的进化史，发现翻译后的基因似乎是在数亿年里一个接一个被提取出来的。他们说，证据支持病毒窃取了部分基因组的想法。“然而，有可能拟态病毒和克氏病毒起源于不同的途径，这使得病毒起源的两种观点成为可能。”这项新研究的合著者、联合基因组研究所的生物信息学专家弗雷德里克·舒尔茨说。

尚不清楚是哪种真核生物将基因赋予了克洛斯涅乌病毒。因为没有发现宿主，研究人员不能让病毒生长。这种病毒似乎不能感染与米米病毒和其他已知巨型病毒相同类型的阿米巴。

克拉维里指出，大多数克氏病毒的翻译机制与任何其他已知微生物的基因组都不匹配。他担心用于推断病毒来源的计算模型可能会拾取样本中剩余的DNA片段，这可能会污染数据。“在我相信他们的进化解释之前，我正等着在试管中看到一种真正的病毒从它的宿主中分离出来。”他说。

巴黎南部大学的进化生物学家David Moreira认为这没有必要。他说，许多进化工作可能只在基因组中进行，他很高兴看到越来越多的论文得出结论，病毒不是生命的第四个领域。

艾克斯-马赛大学的微生物学家迪迪埃·拉乌尔特说，最新的发现不能解决争议，但这是一个很好的发现。"我们正在发现世界上一个完全被忽视的领域，这需要耐心。"(晋南编)

中国科学新闻(2017-04-20第三版国际版)