如果不是靠你身体里的病毒基因,你根本无法出生在这世上

作者: 七君

来源: 把科学带回家

发布日期: 2018-12-01

人类基因组的8%都是来自病毒的DNA片段,这些病毒基因对人类乃至哺乳动物的繁衍至关重要。逆转录病毒会入侵宿主细胞,将自己的基因插入宿主DNA实现寄生。某些逆转录病毒基因被宿主遗传,成为内源性逆转录病毒,其中一种基因使人类成为哺乳动物并顺利降生。合胞素是一种来自逆转录病毒的蛋白质,对胎盘的形成至关重要,没有它,哺乳动物的进化将截然不同。胚胎发育时期,内源性逆转录病毒活跃,制造大量病毒蛋白质,帮助构建身体组织。

如果不是靠你身体里的病毒基因,你根本无法出生在这世上。人类基因组的8%都是来自病毒的DNA片段,它们的数量大概有10万个。其中的一些来自病毒的基因,对于人类乃至哺乳动物的繁衍至关重要。大多数这些病毒DNA都属于一类特殊的病毒——逆转录病毒。逆转录病毒会入侵宿主的细胞,然后把自己的基因插到宿主的DNA里实现寄生。如果逆转录病毒钻到了卵子或者精子里面,那么宿主的下一代就可能也携带着它们。

一旦某个逆转录病毒被宿主一代代地遗传下去,它们就变成了内源性逆转录病毒。其中最引人深思的,就是一种使你成为哺乳动物,并且顺利降生的内源性逆转录病毒基因。哺乳动物区别于其他动物的特征就是胎盘。故事要从90年代说起。你可能听说过90年代风风火火的人类基因组计划。当时,测序技术已经比较成熟,科学家们用测序技术测定了人类染色体中所有的核苷酸序列,试图破译人类的所有遗传密码。

1997年,生物技术公司的分子生物学家利用人类基因组计划的成果,发现了合胞素这种长得像病毒蛋白质,干的事情也像病毒蛋白质的物质。实际上,合胞素和一种叫做三聚体包膜糖蛋白的病毒蛋白质几乎一摸一样。而这个env的功能就是麻痹宿主,让病毒和宿主细胞融合。而制造合胞素的基因,正是来自古老的逆转录病毒。更奇怪的是,他们发现这种奇怪的蛋白质并不是别人制造的,而恰恰是胎盘自己造出来的。

他们把这个研究发表在了2000年的《自然》上。原来,在你妈的卵子和你爸的精子合二为一的一周后,你的一个初级版本——胚泡就会在子宫上制造胎盘。合胞素就是胎盘和母体直接接触的那层细胞分泌的。这些胚胎外层的细胞叫做合胞体滋养层,没有它们分泌的合胞素,你就不能粘住你妈,也不能从你妈身体里吸收营养,生长发育更是无从谈起了。不仅是人类,所有胎盘动物都有制造合胞素的基因,只不过大家的版本不同。

McCoy说,“哺乳动物演化中的分水岭就是对合胞素病毒基因的成功捕捉。”你看懂了吗?哺乳动物的祖先遇见了某个逆转录病毒,逆转录病毒表示要进来参观参观,你的祖先就顺水推舟,巧妙地利用了它产生的蛋白质突破宿主防火墙的功能,演化出了被服务器授权访问的胎盘。如果病毒基因出问题了,会怎样呢?

2009年,法国国家科学研究中心的病毒学家和小伙伴发现,如果把合胞素的基因从小鼠的染色体中敲除,那么小鼠的胚胎就会在受精11-13天后挂掉,因为它不能从母亲那里吸取营养,相当于是饿死的。美国塔夫茲大学的病毒学家说,“没有合胞素,哺乳动物的进化就会截然不同。”不过,帮助你生而为人的病毒蛋白质可不只有合胞素一种。

实际上,在你的胚胎发育时期,你身体里的内源性逆转录病毒非常活跃,天天开party,制造了大量病毒蛋白质。一些研究发现,这些来自病毒的蛋白质帮你造出了身体组织。而随着低阶版本的你发育成熟为高阶版本,这些病毒基因就被过河拆桥,逐渐关闭了。所以说,胚胎时期的你,比现在的你更像病毒。昆士兰大学的病毒学家说,“从现在的眼光看,物种之间的界限并不分明。我们研究得越多,就会发现生物之间有许多重合。

”牛津大学的病毒学家也同意这个观点,“这些发现改变了我们看待人类这个物种的方式。我们和病毒一直在交换着DNA,你也可以说我们被病毒渗透了。”Katzourakis的研究还发现,人类基因组曾经经受了逆转录病毒的31次入侵,并把它们俘获同化,封存在我们的身体里。不敢想象那31次逆转录病毒和人类祖先的大战是什么样的情景,可能像大面积HIV爆发吧。

不过说真的,到底是我们的祖先赢了,还是这31支病毒的残部赢了,真不好说。我们自以为聪明地驯化了病毒,利用它们传宗接代。但从病毒的角度讲,人类或许就像中了挖矿病毒的机器,消耗自己的CPU为别人跑程序而已。

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