神秘病毒挑战进化论

        
        不寻常的巨型病毒

        第一眼看上去，英格兰北部工业城市布拉德福德不像是一个能发现新奇生命形式的地方，但表象很可能会造成误导。两年前，法国研究人员宣布，数年前从布拉德福德的一座冷却塔中提取来的一种神秘生物是一种极不寻常的生物——这是一种似乎打破了所有常规的巨型病毒。
       
        当这一发现刚刚传开之时，几乎所有人的反应都是不相信。从本质上来说，病毒都是很微小的。病毒通常由包裹在一个直径约100纳米的简单蛋白质壳中的DNA或RNA片段构成。科学界几乎不认为病毒是一种独立的生命形式，而认为所有病毒都是无生命的“化学物质体”。
       
        但在布拉德福德发现的这种病毒打破了这种概念。这种被科学家命名为“Mimivirus”的病毒个体巨大，直径达到了500纳米——如果从这种病毒带有绒毛的外表算起，这种病毒的直径为750纳米。从这个意义上来说。这种病毒不只是比所有 其他病毒都大上几倍，而且比许多细菌都大。
       
        此外，这种病毒的基因组内的基因数量达到惊人的1260个。绝大多数病毒基因组内的基因甚至不到两位数。而且，这种病毒体内基因有大约一半基因是科学界未曾见过的新基因。此外，这种病毒体内有一些属于“共有核心基因”范畴的基因。“共有核心基因”是一些在已被测序的细菌、植物和动物体内都存在的基因。综上所述，这种病毒在基因结构方面与一些能独立生存的有机物一样复杂。
       
        因此，这个发现让科学家感到大惑不解就不足为奇了。一种病毒为什么要这么大？为什么这种病毒拥有如此多的基因？这种病毒的出现是否会迫使我们重新认识病毒的本质？似乎这些还不够令人迷惑，这些生物学家现在认为，这一发现引发了一些有关生命起源与进化的根本问题。也就是说这种病毒甚至可能与你我都有极远的关系。
       
        设在美国马里兰州贝塞斯达德美国国家生物技术信息中心的进化基因学专家尤金.科宁说：“这种病毒打破了以前人们所认为ide一个不可逾越的界限——病毒和细胞生命形式之间的界限。”美国内布拉斯加大学病毒学家詹姆斯.冯.埃滕说：“这种病毒简直令人迷惑。”
       
        不寻常的疑点
       
        科学界普遍认为i病毒是一种无生命的化学物质体这一观点要追溯到1935年。当时，设在纽约的洛克菲勒研究所的生化学家温德尔.斯坦利对烟草花叶病毒进行分析后发现，这种病毒体内并没有具有生命的细胞进行新陈代谢所必需的某种分子机能。此后，科学界逐渐形成了病毒只不过是侵入细胞并控制了细胞的某些分子结果的基因材料片段组合这样一种观点。当病毒学家提到病毒的时候，他们往往会想到艾滋病病毒——这种病毒只有9个基因和不到1万个碱基，或是想到丁型肝炎病毒——这种病毒只有一个基因。
       
        Mimivirus的发现实际上始于1992年。当时，一位名叫蒂莫西.罗伯特姆的微生物学家发现，从冷却塔中提取的变形虫感染了一种神秘的寄生微生物。当时这位微生物学家以为这种生物是一种细菌，因此之时将其保存在一个冷冻设备中而并没有太在意，后来这种病毒被辗转运到了设在马赛的地中海大学的法国细菌学家贝尔纳.拉斯科拉德实验室。在电子显微镜下，拉斯科拉发现这种“细菌”与他所见过的任何细菌都完全不一样，它的外壳是一个由20个三角形表面组成的多面体。
       
        设在美国马里兰州的基因组研究所的病毒专家埃洛迪.盖丁说：“许多人以为，哦，没什么，这是一种新型细菌，而科学家们以前之时没有意识到这种细菌的存在而已。但它不是细菌。现在已经毫无疑问，它绝对不是细菌。”
       
        Mimivirus不仅仅只是体积巨大，最令人称奇的是其构成的复杂性。在它所包含的众多基因中，有许多基因是科学家从未料想过会在一种病毒中发现的。拉斯科拉说：“类似Mimivirus这样的寄生物是不应该有这么多基因的。这就是矛盾所在。”
       
        Mimivirus的进化意义
       
        尽管科学家们随后发现，处于活动功能方面的需要，Mimivirus似乎比其同类需要更多的基因，但从现在所观察到的情况来看，还没有找到任何理由说明为什么它有如此多的基因。它的生命周期没有什么特别之处。而且它似乎除了能够感染变形虫外也不具备感染其他生物的能力。对于这一问题，拉斯科拉计划运用更先进的DNA分析仪器来进行研究。不过，Mimivirus所拥有的众多基因到底起什么作用这一问题，还只是一场有关这种生物对于进化理论研究所具有的重要意义的大讨论中的一个问题而已。
       
        在进化生物学中，病毒一直被排除在“生命树”之外。“生命树”指的是将一切有生命的有机物联系在一起的一份统一的生命族谱。将病毒排除在外的原因之一就是病毒无法在没有宿主的情况下进行繁殖，因此从这一情况来进行推论，病毒必定是在第一个细胞出现以后产生的。另一个原因是，病毒在进行过程与其说是一个标准的“通过改造进行遗传”的过程，还不如说是一个从病毒宿主那里窃取基因的过程——这一过程被称为“平行基因转移”。
       
        然而，以地中海大学分子进化学家让—米歇尔.科拉弗里认为，Mimivirus不是一种由窃取来的基因构成的生物，而是一个一度曾经非常复杂，而且很可能具有独立生存能力的完全生命形式的后代。它的祖先可能在细胞出现以前就已经存在了，只是后来它变成了寄生生物。
       
        有关Mimivirus的这种观点及以后在这方面更深入的分析结果开始令研究细胞进化的科学家感到疑惑。
       
        Mimivirus的物种谜团
       
        在有关这一问题的争论中，最重要的一点就是是否应该承认Mimivirus是一种“正常”的生命形式，而且，它可能还应该属于一种新的生物领域，一个与细菌或真核细胞平行的生物领域。
       
        科宁认为，不应该将它视为一种新生物领域内的生物。他指出，Mimivirus得一些基本新陈代谢过程，如蛋白质合成和能量制造，仍然完全依赖其宿主，而且它不具有能够制造蛋白质的核糖体——核糖体是生命的基本特征之一。科宁说：“因此，Mimivirus仍然是一种病毒。病毒就是病毒。目前没有能够将它列在病毒世界之外的适当理由。”
       
        克拉弗里承认，从定义上讲，Mimivirus仍然是一种病毒，但它认为，目前这种将从极小的病毒（如丁型肝炎病毒）到巨型病毒（如Mimivirus）在内的一切病毒都包括在内的“病毒”概念是没有意义的。他说：“这种病毒不仅体积巨大，而且我们发现了表明这种病毒体积还在增大的证据。”克拉弗里建议，应该将大型的DNA病毒单独归为一类——这种类别可以被称作“巨病毒”。
       
        无论这样一些争论最终会得出什么结果，但有一点很明确：我们以后绝不会再和以前一样看待病毒。
       
        Mimivirus的发现在微生物界引发了一轮在以它为代表的这种新病毒种类中寻找更多隐藏着的秘密的活动。2005年底，加拿大科学家柯蒂斯.萨特尔开始对一种10多年前在墨西哥湾地区采集到的巨型病毒进行基因测序。与克拉弗里进行合作研究的基因组研究所病毒专家埃洛迪.盖丁说：“这一病毒家族很可能还有更多并不一定完全与Mimivirus一样，但与其关系很近的病毒。我猜想这种病毒到处都是，而且我们还能够找到比Mimivirus大得多的病毒。”
       
        即使最终结果证明人么只是一场虚惊：Mimivirus确实只是病毒大家族中的一员，但有关一些奇异病毒的寻找和讨论仍将继续下去。而且，这也许会成为这样一种观点的证据：从细胞核开始，人体也许全部都是由病毒进化而来的。来自布拉德福德的这个不起眼的“病毒”能带来如此多的收获真是很不错。