巨型病毒点燃进化树之争

Klosneuviruses 示意图 图片来源：Ella Maru Studio/《自然》

进化生物学家从来都不知道是什么制造了病毒，对它们的起源争论了十几年。但一组叫作 Klosneuviruses 的巨型病毒的新发现可能是“缺失的环节”，有助于解决争论——或者引发更多的争论。

2003 年，研究人员报道发现了巨型病毒，并将其命名为 Mimiviruses。其携带的基因表明，它们的原型可以生活在宿主细胞外。这项发现使研究人员分成了两大阵营。一组认为，病毒一开始是自给自足的微生物，受困于其他细胞内，最终变成了寄生生物，并抛弃了它们不再需要的基因。另一组将病毒视为微粒，并在数亿年中抢夺宿主有机体的基因材料。

4 月 6 日发表在《科学》杂志上的一项研究为后一组的想法提供了证据——病毒是由偷来的部分拼接而成的。但它已经引发了争论，并且是不太可能得到解决的纷争。

继 Mimivirus 的发现后，一些科学家发展了一种理论，将病毒放到进化树的根源。他们提出，病毒构成了“第四领域”，与细菌、真核生物（细胞包含内部结构如细胞核的微生物）以及叫做古生菌的细菌大小的微生物并存。

Mimiviruses 直径 400 纳米，大约是大肠杆菌细胞宽度的一半，能在显微镜下看到，它们包含 DNA 编码分子，将 RNA 信息转变为蛋白质，在这方面它们是独特的。普通病毒让宿主细胞为它们生产蛋白质。

发现 Mimiviruses 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生存的细胞类型。“它们重新启动了关于病毒生存本质的讨论及其与‘细胞’世界的关系的辩论。”法国艾克斯—马赛大学进化生物学家、Mimivirus 最初论文合著者 Jean-Michel Claverie 说。

通过比较病毒和真核宿主内病毒的基因序列，这个问题可以得到解决。Mimiviruses 包含太少像真核生物的基因，以至于不能完成可以确定它们进化关系的统计分析。这种困难由于病毒基因组变化太快而雪上加霜。

Klosneuviruses 可以填补这个空白。它们的基因组包含许多酶的编码和用于制造蛋白质的其他分子机制。其中一部分从未在病毒中见到过，包括 Mimivirus 中。“它们是我们以前没有发现过的缺失一环。”该研究合作者、加州核桃溪市联合基因组研究所微生物学家 Tanja Woyke 说道。

Woyke 和同事在奥地利的污水处理厂研究细菌分解污物时偶然发现了 Klosneuviruses。他们通过测序样本基因组识别微生物，发现其 4 个基因组与 Mimiviruses 类似。

研究人员使用复杂的软件追踪其神秘基因组的进化史，发现转译基因似乎是在数亿年里一个接一个地被拾取。他们说，这个证据支持了病毒偷取部分基因组的想法。“不过，这是可能的，Mimiviruses 和 Klosneuviruses 以不同方式起源，使病毒起源的两种想法变成可能。”新研究的合作者、联合基因组研究所生物信息专家 Frederik Schulz 说。

目前尚不清楚哪个真核生物奉献了基因给 Klosneuvirus。因为没有认定宿主，研究人员还不能让病毒生长。这种病毒似乎并不像 Mimivirus 和其他已知巨型病毒那样能够感染相同类型的变形虫。

Claverie 指出，大部分 Klosneuviruses 的转译机制不匹配任何其他已知微生物的基因组。他担心，用于推断病毒起源的计算模型可能捡起样本中剩下的 DNA 片段，进而可能会污染数据。“在我相信它们的进化论解释之前，我正等着看一个在试管中与宿主分离的真正病毒。”他说道。

南巴黎大学的进化生物学家 David Moreira 并不认为这是必要的。他说，很多进化工作可能在基因组单独进行，他很高兴看到越来越多的论文得出病毒不是生命第四领域的结论。

Mimivirus 共同发现者、艾克斯—马赛大学微生物学家 Didier Raoult 说，这个最新发现不会解决争论，但这是一个很好的发现。“我们正在发现完全被忽视的世界的一部分，需要耐心。”