胞内病毒感染假说：异配生殖中精子谱系病毒起源的可检验进化框架

《Biology Direct》：The endovirosis hypothesis: viral domestication and the origin of gamete asymmetry

　　

摘要

有性生殖是真核生命的标志性特征，然而异配生殖——即小型、具有运动能力的精子与大型、富含资源的卵细胞之间的功能性不对称——的起源仍未得到完全阐明。现有的进化模型解释了异配生殖是如何被维持和精细化的，但对于区分精子与卵细胞所特有的专门化基因组递送机制的进化起源，却提供了解释较为有限。病毒基因和蛋白质结构在真核进化过程中曾多次被收编利用，其中包括参与膜融合和基因组递送的蛋白质。在此，我们提出"胞内病毒感染假说"，即与运动能力、基因组包装和膜融合相关的功能被逐步改造利用，从驯化的病毒元件转入类精子谱系，而祖先宿主的功能——休眠和营养储存——则保留在类卵细胞谱系中。该框架以高度保守的配子融合蛋白 HAP2/GCS1 为锚点，其病毒类结构为病毒起源提供了动机，但尚不足以确立这一仍需检验的假说。因此，胞内病毒感染被提出为一个可检验的进化假说，而非已确立的历史重构。与功能趋同模型不同，胞内病毒感染假说预测：病毒样特征应优先富集于具有运动能力并执行基因组递送的配子中，并在真核生物中呈现系统发育结构化的分布模式；而保留祖先生殖机制的同配生殖谱系则提供了内在的阴性对照。我们概述了一系列可通过实验验证且可被证伪的预测，以区分病毒的适应改造与独立的功能趋同。