小小病毒蕴藏复杂生命起源的秘密

德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员首次发现了感染一组微生物的病毒，这些微生物可能包括所有复杂生命的祖先。发表在《自然微生物学》(Nature Microbiology)杂志上的这一发现，提供了关于复杂生命起源的诱人线索，并为探索病毒对人类和其他复杂生命形式的进化至关重要的假设提供了新的方向。

　　

   

   

所有已知病毒基因组的比较。那些基因组相似的病毒被归为一类，包括感染细菌(左边)和真核生物(右边和中间底部)的病毒。感染阿斯加德古菌的病毒与以前所描述的病毒不同。

德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员在《Nature Microbiology》杂志上报告称，他们首次发现了感染一组微生物的病毒，这些微生物可能包括所有复杂生命的祖先。这一发现为复杂生命的起源提供了诱人的线索，并为探索病毒对人类和其他复杂生命形式的进化至关重要的假设提供了新的方向。

有一种得到充分支持的假说认为，所有复杂的生命形式，如人类、海星和树木——它们的特征是有细胞核的细胞，被称为真核生物——起源于古细菌和细菌合并形成的杂交生物。最近的研究表明，第一批真核生物是所谓的阿斯加德古菌的直接后代。伊恩·兰博(前德克萨斯大学奥斯汀分校的博士生)和布雷特·贝克实验室的其他成员进行的最新研究，揭示了病毒在这段数十亿年前的历史中可能扮演的角色。

兰博说:“这项研究为更好地解决真核生物的起源和理解病毒在阿斯加德古菌的生态和进化中的作用打开了一扇门。有一种假设是，病毒可能促成了复杂细胞生命的出现。”

兰博指的是一种备受争议的假说叫做病毒真核形成。这表明，除了细菌和古细菌，病毒可能也对真核生物的发育做出了一些遗传贡献。这项最新的发现并没有解决这个争论，但它确实提供了一些有趣的线索。

新发现的感染目前生活在阿斯加德古菌的病毒确实具有一些类似于感染真核生物的病毒的特征，包括复制自己的DNA和劫持宿主的蛋白质修饰系统的能力。事实上，这些恢复的阿斯加德病毒显示出感染真核生物和原核生物的两种病毒的特征，原核生物有没有细胞核的细胞，这使它们独特，因为它们不完全像那些感染其他古生菌或复杂的生命形式。

海洋科学和综合生物学副教授、该研究的通讯作者贝克说:“最令人兴奋的是，它们是全新的病毒类型，与我们以前在古细菌和真核生物中看到的病毒不同，它们感染了我们的微生物亲戚。”

阿斯加德古菌(Asgard archaea)可能在20多亿年前进化而来，其后代至今仍健在。人们在世界各地的深海沉积物和温泉中发现了这种古菌，但到目前为止，只有一种菌株在实验室中成功培育出来。为了识别它们，科学家们从环境中收集它们的遗传物质，然后拼凑它们的基因组。在这项最新的研究中，研究人员扫描了阿斯加德的基因组，以寻找被称为CRISPR阵列的重复DNA区域，其中包含的病毒DNA小片段可以精确匹配之前感染这些微生物的病毒。这些基因“指纹”使他们能够识别这些隐形的病毒入侵者，这些入侵者感染了在真核生物复杂起源故事中起关键作用的生物体。

“我们现在开始了解病毒在真核生物之谜中可能扮演的角色和含义，”德克萨斯大学奥斯汀分校的研究助理、该研究的合著者瓦莱丽·德安达说。

Genomes of six viruses that infect Asgard archaea from deep-sea sediments