一场针尖对麦芒的科学争论

　　

生物通报道：对普通游客来说，奥地利“克洛斯特新堡”城内的著名景点包括“十二世纪修道院”和“弗朗茨•卡夫卡（奥匈帝国作家）纪念馆”。但是对病毒学家和进化生物学家来说，可能更希望参观城内的一座污水处理厂。

 

在那里，科学家们新获得了一种巨型病毒（giant viruses）的基因组。

 

巨病毒，也称拟菌病毒（Mimivirus），虽然身为病毒，它的体型却庞大的更像一个细胞。病毒衣壳直径高达400nm以上（最小的细菌体长200nm，较小的病毒直径仅约20nm）。

巨病毒的横空出世挑战了我们的认知底线。由于我们还不了解为何这种细胞形态的生物会变成一种病毒，因此产生某些富有争议的假说：这些独特的基因是“第四域生命”存在的证据。

 

三域生命系统包括古菌、细菌、真核生物（包括人在内的很多复杂生命体都归属于真核生物）。一些研究学者推断三域生命系统的版图可能是片面的。巨病毒代表着一个全新的生命域。

 

然而，今日报道在Science的文章用证据质疑了最初的“第四域生命”假说。随后又掀起了轩然大波。

 

本篇文章的报道者认为，这些庞大的病毒的起源并没有什么特别之处。

“证据十分明显，”来自Max Planck 医学研究所的环境病毒学家Matthias Fischer说，“从现有的数据来看，我并不看好第四域假说。”

 

大多数病毒的体型都小于细胞。因为病毒遗传信息的复制主要仰仗宿主，所以基因组规模也更小，例如某些鸟病毒和猪病毒仅有2个基因，而典型的具有细胞结构的大肠杆菌基因组中含有4400个基因。由于病毒不能独立自我繁殖，并且也没有细胞器，因此生物学家们通常认为它们是“生命体俱乐部”之外的存在。

 

有关巨病毒的第一份报道来自2003年的Science杂志。不仅仅因为它比很多微生物体型都大，而且它们竟然携带了超过2500个基因，成功击败了一大批细菌。一些科学家主张，我们需要为这只“庞然大物”重新修订生命系统进化树。由于现有的生命系统是三域的，因此科学家们认为：巨病毒是第四域生命的遗孤，它们的祖先是已经灭绝的细胞，在进化过程中巨病毒丢弃了很多基因，最终变成了寄生微生物，因此主张单独为巨病毒再增加一域。

 

另一些科学家则认为：开第四域？根本没必要。

 

美国生物技术信息研究中心的环境生物学家Eugene Koonin声称：“毫无疑问，巨病毒明显属于病毒家族。”Koonin相信，巨病毒来源于小型病毒，它们由于不断吸收了宿主的DNA才进化出如今庞大的外形和基因组。

 

美国加州联合基因组研究院的博后Frederik Schulz和他的同事们最初也没打算证明第四域的存在与否。在奥地利科学家的协助下，Schulz团队原本只是想研究一下克洛斯特新堡污水处理厂地下淤泥里的微生物群落。

图片为研究人员在奥地利污水处理厂淤泥里发现的巨病毒Klosneuviruses

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结果发现，与其他巨病毒相比，这些克洛斯特新堡病毒（Klosneuviruses）的基因组前所未有地更加接近细胞。比如，细胞以20种氨基酸为原料合成蛋白质，因此就有20种铆合酶（attachment enzyme）特异性地识别不同氨基酸，将游离的氨基酸粘贴到载体分子上，以便运输。其他巨病毒仅携带7种铆合酶，但是Klosneuviruses拥有全套的20种氨基酸铆合酶。

 

如此丰富的基因组为科学家们提供了一个鉴定巨病毒起源的机会。Schulz说：“我们当时想，这或许能证明第四域假说”。于是他们立即与Koonin实验室合作，对照其他病毒和生命机体，大规模地比对了这些铆合酶基因。事实证明，这些基因是巨病毒从其他宿主体内一点点捡回来的。“我们并没有找到第四域存在的证据，”大不列颠哥伦比亚大学的环境病毒学家Curtis Suttle说道。

 

法国埃克斯-马赛大学的微生物学家Didier Raoult是第一只巨病毒的共同发现者，他仍然对Science的这篇文章持保留态度。Raoult解释道，对进化学研究来讲，以铆合酶基因作为基础的证据并不稳固。因为它们经常交换序列，或受到影响而发生变化，这使得它们的起源模糊不清。埃克斯-马赛大学的遗传学者Jean-Michel Claverie指出，本文的作者只声称从污泥中鉴定了一种“比普通病毒大的颗粒”，但是并没有阐明他们所比对的基因组属于这些病毒。Claverie说：“我更期待看到从宿主体内或是试管中分离得到的真病毒，在此之前我不相信任何他们所描述的有关进化假说的解释。”