病毒从何而来？

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病毒从何而来？
　　             　　　 九歌
　　病毒从何而来？这是生物进化问题上一个至关重要的研究课题，是一个不折不扣的悬而未决的问题。特创论者们常常在一些情况不甚明朗的生物学领域中兴奋无比，在病毒起源上也如同其它方面那样喋喋不休地歌颂着那个被古闪米特人造出来的“伟大的上帝”。而科学家们则在苦苦地探索着病毒的起源及其演化过程，以求将它们定位在大分子的起源与不同的病毒宿主出现之间的进化树上的某一位置。但这是个极其困难的工作，因为根本就没有病毒化石用来做证据，这迫使科学家们去另辟途径，最有代表性的做法是从病毒与细胞的相互关系方面寻找蛛丝马迹。
　　核酸含磷元素而不含硫元素，蛋白质含硫元素而不含磷元素，
根据这一特点，可进行这样一个实验：
　　1．让培养基含有32P(磷放射性同位素之一)，植入大肠杆菌；
　　2．细菌开始生长，并被32P做了标记；
　　3．加入噬菌体(细菌病毒)，使其感染被32P做了标记的大肠杆菌；
　　　 结果：在A培养基中得到许多被32P标记的噬菌体。
　　4．将被32P标记的噬菌体放入未被作标记的大肠杆菌并使后者感染；
　　5．进行搅拌后，做低速离心；
　　　 结果：在离心沉淀(大肠杆菌细胞)中测到大部分放射性，而离心上清液
　　　　　　 中则只有很少量的放射性。
　　6．改用35S(硫放射性同位素之一)重做上述1─5步骤搅拌实验，
　　　 结果：在离心沉淀(大肠杆菌细胞)中测到很少量放射性，而离心上清液
　　　　　　 中则有大部分的放射性。
　　实验表明：病毒感染进入细胞的只是它的核酸部分，而病毒的蛋白质外壳留在了细胞外。
　　以上这个经典的“搅拌试验”是由Herhey和Chase两位科学家完成的。
　　一般说来，病毒入侵细胞并进行活动有这要样几种情况，一是杀死细胞来换取病毒自身的增殖，最著名的例子是嗜菌体；二是感染细胞后不杀死细胞而增殖；三是感染后不增殖即处于一种隐匿状态，后面两种情况最具代表性的是多瘤病毒，这类病毒对小鼠细胞感染后不杀死细胞而增殖，对大鼠细胞则为隐匿状态。从这里我们可以得知不同的病毒在不同细胞中的行为有很大的差异，换句话说，病毒与细胞的关系远比我们想像的要复杂得多，而这种多元化关系又给我们研究病毒带来了极大的困难。进入20世纪90年代后，随着对病毒与细胞相互作用的分子模型分析和病毒核酸的分子生物学研
究以及病毒基因克隆技术的发展，人们对病毒的起源形成了三种代表性的假说。
　　第一种假说：病毒是地球上生物进化过程中最为原始的生命物质，它产生于化学进化之后，因此它既有化学大分子属性，又具有生物的部分特征。该学说暗示病毒是从无生命到有生命的过渡型物质，其位置处于化学大分子和原始细胞之间。地球生命演化的过程表现为：无机物→有机物→化学大分子→病毒→原核生物→真核生物。这个假说是根据生命起源学说和分子进化理论所提出来的，一种纯粹的假设，缺乏任何进化上的证据。
　　第二种假说：病毒是高级微生物的退行性生命物质，即微生物在其生存过程中可能会丢失部分基因，这部分基因丧失了独立的自我繁殖能力，只能在重新进入微生物细胞中找到相应的位置才能具有活力，久而久之便退化为病毒。这种生命形式让我们立即想到了立克茨体和衣原体，它们比细菌小且更原始，它们只是专性细胞内寄生的中间形式，因此本假说认为这是病毒形成的依据，其过程为：
细菌→类似立克茨体类的生物→类似衣原体类的生物→病毒。
对于这个假说最不利的情况是我们无法找到在细胞内寄生的小型细胞生物，并且在立克茨体和衣原体中未发现病毒。故这个假说成立的证据不足。
　　第三种假说：病毒来源于正常细胞的核酸，因偶然途径从细胞内脱离出来进而演变为病毒。该假说又称内源性假说。其间接的实验证据为：
　　1．作为细胞一部分的质粒可随时脱离细胞，并在细胞间传递，病毒与质粒是相似的。
　　2．相当多的DNA病毒的DNA能全部或部分结合到它们所寄生的细胞的染色体上，从而成为细胞的一部分，这正好是细胞核酸外逸的逆过程。
　　3．正常细胞中存在较广泛的逆转录型可动遗传因子和逆转录型重复序列，提示正常的细胞中含有RNA所介导的DNA合成反应，而这与逆转录病毒的核酸的复制行为相一致。
　　这个假说的间接证据可部分解释 DNA 病毒的起源，但要说明RNA病毒的起源则相当困难。
　　由于1999年在古细菌中发现了所谓“反转子”的遗传单位，这为病毒在基因水平上的起源及进化提供了新的证据：“反转子”是仅含一个基因并且能自我复制的一段核酸分子，具有重要的基因捕获功能。其基因宿主细胞等位基因高度同源，且在密码子的使用频率上也有高度的相似性，经过考证，初步估计“反转子”在4亿年前就存在了。在古细菌进化的过程中，反转子从细菌基因中捕获基因，扩大自身的遗传信息量并增加生物学功能，最原始的感染性病毒颗粒由产生，原始病毒采取不同的复制策略，因此产生了不同病毒的进化。由此生命的起源是从细菌开始的，细菌病毒进化摇篮。据此推测：地球上最早出现的病毒可能是经RNA为基因组的逆转录病毒，然后再发展成以DNA为基因组的逆转录病毒，最后出现的是DNA病毒，而RNA病毒则很可能有其独立的演化途径。
　　总而言之，病毒起源是复杂和多元化的，不同病毒有着不同的起源，至少在DNA病毒和RNA病毒之间是如此，随着更多研究资料的积累，相信我们会获得更多的新证据。有一点目前是有基本的共识的，那就是病毒是一个可动遗传单元，在相应的条件下进行细胞之间的定位传递。作为大分子物质，病毒起源实际就是生物大分子的起源，是当今生命科学中最重要的命题之一，乘着本世纪生命科学的全面发展之翼，这方面应该有重大的突破。