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TUhjnbcbe - 2023/9/30 13:54:00
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参考消息网3月1日报道美国《国家地理》杂志发表2月号文章《病*如何塑造我们的世界》,全文摘编如下:

想象一下,没有病*的地球会是什么样。

结果没有你想象中那样一目了然。其实我们生活在病*的世界里,病*种类繁多,数不胜数。除了数量庞大,病*还影响重大。对于包括人类在内的地球生命而言,很多病*不仅无害,反而带来了进化优势。

没有病*,我们难以存续;没有病*,我们无法走出原始泥淖。例如,有两段脱氧核糖核酸(DNA)源于病*,现在已经在人类等灵长目动物的基因组中安营扎寨。令人吃惊的是,没有这两段DNA,就不会有妊娠。更令人吃惊的是,另一种病*DNA有助于打包和储存记忆。还有其他来自病*的基因,或是促进胚胎发育,或是调节免疫系统,或是抵御癌症,它们的重要意义现在才刚刚为人所知。

事实证明,病*还在引发重大进化方面发挥了关键作用。假如清除了所有病*,地球的生物多样性就会轰然崩溃,好像美丽的木屋骤然间被拆掉了所有钉子。

“病*是什么”难定义

要想认清千变万化的病*,首先要解决最基本的问题:病*是什么,不是什么。弄清病*不是什么相对容易,它们不是活体细胞。细胞含有多重精密的机制,包括合成蛋白质,以及根据细胞类型执行特定功能等。细菌也是细胞,具有相似的特征,但结构简单得多。病*和它们都不同。

病*描述起来容易,定义则难。每个病*粒子都包含一段基因指令,书写指令的或是DNA,或是另一种携带信息的分子核糖核酸(RNA),它们包裹在名为“衣壳”的蛋白质外壳里。有的病*衣壳外还有一层囊膜,囊膜能保护病*,并帮助其在细胞上附着。病*进入细胞后,会强占细胞中将基因信息转化为蛋白质的“立体打印”机制,只有这样才能自我复制。

如果宿主细胞不走运,很多新病*粒子就会生产出来。新病*喷涌而出,细胞沦为残骸。新冠病*对人类呼吸道上皮细胞造成的就是这种破坏,这也在一定程度上说明病*如何成为病原体。

但如果宿主细胞走运,病*也许只是停留在这个安稳的居所,要不进入休眠,要不将自己微小的基因组逆向编入宿主的基因组,然后静待时机。后一种可能对于基因组混合、进化,甚至我们作为人类的身份感都带来多重影响。

细胞与病*相爱相杀

病*带来创新,但细胞也在以自己防御中的创新加以回应,所以这是一场走向愈发复杂的“*备竞赛”。很多科学人员假定,病*是通过“病*扒窃”才实现重大进化的,也就是说,病*在其感染的有机物中,这儿捞一个DNA,那儿捞一个DNA,然后将偷来的基因片段应用于自身基因组中。

但巴黎巴斯德研究所的帕特里克·福泰尔提出,或许更常见的是反向盗窃,即细胞从病*中获取基因。福泰尔等科学人员还持有一种更彻底的观点:病*才是促成基因多样性的标兵。

这种观点认为,过去几十亿年,病*将新基因材料存入细胞生物的基因组,从而丰富了细胞生物的进化选项。这一奇特进程是某种名为“基因水平转移”的现象。基因水平转移指的是基因在不同基因序列之间的侧向流动,而基因垂直转移是更常见的、从亲代到子代的遗传方式。

福泰尔等人提出,病*基因一直“压倒性”地流向细胞基因组,这可能有助于解释部分重大进化,比如DNA起源、复杂生物中的细胞核起源、细胞壁起源,甚至也许还有生命之树的分化等等。

病*中有种逆转录病*,其RNA基因组的运转方式与常规相反。常规方式为利用DNA生成RNA,然后由RNA充当信使,指示“立体打印机”合成蛋白质;但逆转录病*是利用自身RNA生成DNA,然后将DNA融入感染细胞的基因组。

有些逆转录病*感染的是生殖细胞,从而将其DNA嵌入宿主可遗传的基因组中——由此带来重大演变。这些被嵌入的基因片段名为“内源性”逆转录病*,如果它们与人类基因组结合,就成为“人内源性逆转录病*”(HERV)。

8%人类基因来自病*

人类基因组中有8%是这种病*的DNA,在进化过程中,逆转录病*把它们插到我们的基因序列里。我们每个人都携带1/12的HERV,其中影响相对深远的基因之一是合胞素-2。

某种基因最初是帮助病*与宿主细胞融合的,后来进入古动物的基因组。随后这种基因经过转化,生成某种类似的蛋白质,这种蛋白质有助于细胞融合,形成一种特殊结构,最终演化为胎盘,为部分动物开创新的可能:体内妊娠。这一创新在进化史上影响深远,使得雌性无论走到哪里,都能随身孕育后代,而不用像昆虫和鸟类把卵留在巢穴中那样,让发育中的后代脆弱无助。

这种基因最先由内源性逆转录病*而来,最终由其他更适合发挥这一作用的类似基因取代。随着时间推移,新繁殖模式不断改进,胎盘也随之进化。在从病*获得的此类基因中,就有合胞素-2。有两种合胞素有助于人类细胞融合,形成靠近子宫的胎盘层。这种独特的结构负责连结母体和胎儿,吸收营养成分和氧气,排出废物和二氧化碳,可能还保护胎儿免受母亲免疫系统的攻击。进化将病*要素植入人类,是种近乎奇迹的有效设计。

还有研究发现,有证据表明另一种人内源性逆转录病*HERV-K产生的病*片段,存在于最初期的人类胚胎内,或是在保护胚胎免受病*感染方面发挥积极作用,或是有助于控制胎儿发育,或是二者皆有。

如果你我的基因组中,有8%是逆转录病*DNA,那么人类独一无二(更不用说至高无上)的观念或许就没我们认定的那样确凿无疑。

病*到底是福是祸

当然,这种进化灵活性也有不好的一面:有时病*可能改换宿主,从一种生物跳转到另一种生物身上,成为陌生新宿主的病原体,这一过程叫“溢出”。动物宿主身上的病*传给人类,正是大多数人类传染病的来源。

在原始宿主身上,病*可能在成千上万年里静静等待,数量和影响都很有限。病*也许和自然宿主达成进化妥协,通过不惹麻烦来换取自身安全。但在新宿主,比如人类身上,病*就不一定遵守原有协议。如果病*不仅能复制,还能在人与人之间、几十个人的群体间传播,就构成暴发;如果横扫某个社区或国家,就形成流行病;如果肆虐全世界,就酿成大瘟疫。新冠病*就是这样。

所以,病*有索取也有付出。病*难以在生命之树上归位,原因或许是,它们的生命历程并不完全是树状。树状图只是我们阐释进化的传统方式,因为达尔文才成为金科玉律。但即使伟大如达尔文,他也对基因水平转移一无所知。事实上,他对基因、对病*,都一无所知。

现在我们意识到,世间万物都相当复杂。即使一眼看去那么简单的病*,也是如此复杂。如果看到病*的复杂性能让我们人类更清楚地认识自然界的错综交织,如果想到我们体内存在的病*基因能部分打消我们高高在上的冷漠感,那么我请你来判断,病*到底是福是祸。

美国《国家地理》杂志2月号封面

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