病毒從何而來?科學家們一直在苦苦地探索著。但這是個極其困難的工作,因為根本就沒有病毒化石用來做證據,這就迫使科學家們去另辟途徑,最有代表性的做法是從病毒與細胞的相互關系方面尋找蛛絲馬跡。
一般說來,病毒入侵細胞并進行活動有這樣幾種情況,一是殺死細胞來換取病毒自身的增殖,最著名的例子是嗜菌體;二是感染細胞后不殺死細胞而增殖;三是感染后不增殖即處于一種隱匿狀態,后兩種情況最具代表性的是多瘤病毒,這類病毒對小鼠細胞感染后不殺死細胞而增殖,對大鼠細胞則為隱匿狀態。從這里,科學家得知:不同的病毒在不同細胞中的行為有很大的差異,也就是說,病毒與細胞的關系遠比我們想像的要復雜得多。進入20世紀90年代后,隨著對病毒與細胞相互作用的分子模型分析和病毒核酸的分子生物學研究以及病毒基因克隆技術的發展,人們對病毒的起源形成了三種代表性的假說。
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第一種假說:病毒是地球上生物進化過程中最為原始的生命物質,它產生于化學進化之后,因此它既有化學大分子屬性,又具有生物的部分特征。該學說暗示病毒是從無生命到有生命的過渡型物質,其位置處于化學大分子和原始細胞之間。這個假說是根據生命起源學說和分子進化理論所提出來的,一種純粹的假設,缺乏任何進化上的證據。
第二種假說:病毒是高級微生物的退行性生命物質,即微生物在其生存過程中可能會丟失部分基因,這部分基因喪失了獨立的自我繁殖能力,只能在重新進入微生物細胞中找到相應的位置才能具有活力,久而久之便退化為病毒。這種生命形式讓我們立即想到了立克茨體和衣原體,它們比細菌小且更原始,它們只是專性細胞內寄生的中間形式。其過程為:細菌→類似立克茨體類的生物→類似衣原體類的生物→病毒。對于這個假說,我們無法找到在細胞內寄生的小型細胞生物,并且在立克茨體和衣原體中未發現病毒。
第三種假說:病毒來源于正常細胞的核酸,因偶然途徑從細胞內脫離出來進而演變為病毒。由于1999年在古細菌中發現了所謂“反轉子”的遺傳單位,這為病毒在基因水平上的起源及進化提供了新的證據:“反轉子”是僅含一個基因并且能自我復制的一段核酸分子,具有重要的基因捕獲功能。其基因宿主細胞等位基因高度同源,且在密碼子的使用頻率上也有高度的相似性,經過考證,初步估計“反轉子”在4億年前就存在了。在古細菌進化的過程中,反轉子從細菌基因中捕獲基因,擴大自身的遺傳信息量并增加生物學功能,最原始的感染性病毒顆粒由產生,原始病毒采取不同的復制策略,因此產生了不同病毒的進化。據此推測:地球上最早出現的病毒可能是經RNA為基因組的逆轉錄病毒,然后再發展成以DNA為基因組的逆轉錄病毒,最后出現的是DNA病毒,而RNA病毒則很可能有其獨立的演化途徑。
總而言之,病毒起源是復雜和多元化的,不同病毒有著不同的起源,至少在DNA病毒和RNA病毒之間是如此,隨著更多研究資料的積累,相信人們會獲得更多的新證據。有一點目前是基本共識的,那就是:病毒是一個可遺傳單元,在相應的條件下進行細胞之間的定位傳遞。
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