醫學分子生物學進展詮釋著病毒的起源和進化

周 鑫， 楊漫宇， 匡林林， MA Jianjie， ISAACS Williams， 徐學紅

(1. 陜西師范大學 生命科學學院，陜西 西安 710062；2. Ohio State University Medical Center Columbus OH, USA；3. Hopkins University School of Medicine Baltimore MD, USA)

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·實驗技術·

醫學分子生物學進展詮釋著病毒的起源和進化

周 鑫1， 楊漫宇1， 匡林林1， MA Jianjie2， ISAACS Williams3， 徐學紅1

(1. 陜西師范大學 生命科學學院，陜西 西安 710062；2. Ohio State University Medical Center Columbus OH, USA；3. Hopkins University School of Medicine Baltimore MD, USA)

在人類依然抗爭著禽流感病毒、艾滋病病毒以及SARS病毒等對生命威脅和享受現代醫學及分子生物學的最新研究成果的同時，思考病毒的起源和進化的分子機理是痛定思痛且必須關心審視的醫學科學問題。病毒是介于生命與非生命間的非細胞生命體，關于它的起源及進化有3種觀點:①自起源理論，病毒先于細胞產生于生命前地球，然后進化成原核細胞及真核細胞；②平行進化理論，病毒和細胞是在生命前環境條件下同時平行起源而成，進化過程中形成寄生于細胞的關系；③細胞源退化理論或逆向理論，病毒是細胞形成之后，向外“拋出”的大分子或其復合體，來源于并寄生于細胞。近些年的分子生物學的一些進展揭示：理解并接受病毒起源的多元性，認同病毒在生命歷史起源進化的多機制特征，是回答自然賦予的這一生物醫學課題命題的最合理答案。

病毒起源； 逆轉錄； 朊病毒； 起源與進化多元性

0 引 言

病毒是目前地球上所發現的最小生命單位，是一種最簡單的非細胞結構生命形式，其生活和繁殖必須借助于其他生命個體的細胞結構生命個體[1]。從多細胞高等動物植物到僅有一個細胞的動植物和微生物，從結構和功能高度分化的真核細胞到進化地位公認低于真核細胞、結構和功能相對簡單的原核細胞，都可以是其賴以生存的宿主。病毒在離開其宿主時，不能表現出生命的最主要特征——繁殖，即使是在充滿構建生命大分子材料的環境中，細胞結構生命體足以生存的情況下，沒有其所需的特定宿主，病毒依然不能繁殖，這顯然是一種非生命狀態；非生命狀態的病毒，只有在進入細胞后，或者說接觸到宿主細胞時，才表現生命狀態，進入細胞的遺傳物質利用宿主的遺傳復制裝置和蛋白質合成裝置以及相關的分子調控系統，制造起自身繁殖所需的組件蛋白質，和能使自身特性穩定遺傳于子代病毒的基因組核酸[1]。顯然，病毒這種生命形式是一種介于生命狀態和非生命狀態間的準生命形式。

關于病毒的起源及進化地位，目前可歸納簡述為：① 自起源理論，該理論認為病毒先于細胞產生于生命前(pre-biotic)地球，然后進化成原核細胞及真核細胞；② 平行進化理論，該學說認為病毒和細胞是在生命前環境條件下同時平行起源而成，進化過程中形成病毒寄生于細胞的關系；③ 細胞源退化理論或逆向理論，依據相關證據該理論認為，病毒最初是細胞中的組份，進化過程中逐漸丟失掉寄生生活中非必需的能夠獨立生活的基因，最初是由于某種原因，細胞向外“拋出”的大分子、大分子復合體或“小細胞”，來源于并寄生于細胞。這3種假定起源程式，最終形成現在存在的病毒的完全寄生方式。雖然，部分生物學工作者偏向于第3種觀點，但從近些年的現代分子生物學和醫學分子生物學的一些重大進展來看，特別是瑞典皇家科學院將諾貝爾生理學及醫學獎授予對現代醫學影響經久不息的[2-5]“朊病毒(prion)”的發現者，加州大學醫學院的Stanley B Prusiner；時隔幾年后，又將該獎項授予了拯救千萬人生命[6-8]的導致人類宮頸癌的“皰疹病毒(human papilloma viruses)”的發現者和導致人類免疫性缺陷疾病的逆轉錄RNA病毒“人類免疫缺陷病毒HIV(human immunodeficiency virus)”的發現者，德國癌癥研究中心的Harald zur Hausen和法國巴斯德研究所的Fran?oise Barré-Sinoussi及世界艾滋病研究防護基金會的Luc Montagnier[9-11]，次年又授予霍普金斯大學醫學院的Carol W. Greider等，以表彰其發現揭示癌癥及衰老奧秘[12-14]的具逆轉錄特性的端粒酶；這都使廣大關注這一重大自然命題的哲學及自然科學工作者認識到，摒棄另外兩種觀點是不科學的。在已經或依然抗爭著禽流感病毒、艾滋病病毒以及SARS病毒等的過程中，享受著現代醫學及分子生物學的最新研究成果的同時，也思考著病毒起源與進化的基礎科學問題，而只有理解并接受病毒起源的多元性，才應是回答自然賦予的這一神秘命題的最有說服力的答案。

1 病毒的類型、生命的特征及起源的相關理論

病毒不僅生命形式低級，而且維持其低等生命形式的組份，比較于細胞結構生命也顯得極為簡單。通常所見的病毒，氨基酸單位重復構成位于病毒表面的蛋白質規則多面體形狀，遺傳物質核酸包裹于其中，部分病毒表面還包有主要由雙親性脂類構成的囊膜。數種蛋白質、一條核酸即構成了這一生命形式，極為簡單。更有甚者，僅有一條RNA單鏈的類病毒和僅有一條肽鏈的朊病毒，也像其他常見病毒一樣具有感染性，這兩種病毒即是到目前為止發現的世界上最簡單的生命。歷史上，瘋牛病在西方人日常生活上留下了可怕陰影，這種導致他們主要食品來源危機的朊病毒性家畜疾病，即是這種最簡單生命形式寄生于高等脊椎動物，極端復雜且高度分化的真核細胞所致，瘋牛病朊病毒寄生的結果是直接導致畜牛大腦神經元細胞死亡，從而在腦組織形成“空洞”。同時朊病毒也會導致人類疾病，如克雅二氏病，根據腦部受破壞區域不同癥狀也不同，致死率極高[15]。極強的致死性，使這種最簡單生命形式的病毒的種類十分稀少。

自Miescher從外傷病人繃帶上膿細胞的細胞核中分離出富磷有機化合物——核素(即DNA)后，Avery以其經典的肺炎球菌轉化實驗精巧地證明轉化因子是DNA以來，科學家們已公認核酸是一切生物遺傳的物質基礎。雖然依據病毒的大小，形態結構和易感染宿主等性質，有詳盡的分類系統，但通常可根據核酸的種類將病毒分為兩大類，即DNA病毒(包括雙鏈DNA病毒和單鏈DNA病毒)和RNA病毒(包括雙鏈RNA病毒和單鏈RNA病毒)。前者可以轉錄翻譯成蛋白，后者可以反轉錄成DNA最后進入經典的中心法則[16-17]，逆轉錄RNA病毒的發現，如AIDS病毒HIV和其在動物體及人類中的傳播方式，如它僅僅在大猩猩這一特有的動物體內能像在人類中發病一樣以及在恒河猴體內能以潛伏無癥狀的表象傳播以外，在其他動物體內均不能存活以及分子生物學上各類機理的發現[18-21]表明：這一獨特的病毒與宿主的關系，使得病毒在進化上的地位更加撲朔迷離，再加上以上朊病毒，這種引起廣大科技工作者廣泛重視的簡單病毒形式。這種從生物大分子本質上的分類，為我們探討研究病毒的起源和進化地位提供了極具生物學本質特性的有效依據和途徑。

上述這種介于生命與非生命，既依賴于細胞才能表現出生命特征，又較細胞明顯簡單的準生命形式，其在地球生物物種中的地位以及起源，自病毒發現之日，就引起自然科學家的極大興趣。自1898年Beijerinck首次證實細菌過濾性煙草花葉體，實際上是另一種生命形式，并命名為病毒以來，已有一個多世紀。百年多的努力，人類依然尚未弄清病毒的起源與進化地位，在地球生物的進化樹上，我們仍未為病毒這一生命形式找到其確切的位置[16]。

因為病毒這一生命形式具有的獨特生物學特征，它的起源與進化必然與細胞(包括原核細胞和真核細胞)有著內在的聯系。目前，病毒與細胞在起源上的相關性，有以下3種理論[17]：

隨著現代生物學和醫學進入分子研究水平，病毒起源的這3種假說也正在接受著檢驗。當然，檢驗的結果并不一定就是某兩個觀點的錯誤，某一觀點的正確，兩種或三種以及加之其他觀點的產生相互補也是可能的。誠然，病毒進化和起源的多元性更應引起自然科學工作者以及生物醫學工作者的重視。

2 現代醫學分子生物學進展與病毒起源理論

2.1 自起源理論：病毒起源于生物大分子前體、進化地位先于細胞

現代醫學生物學的發展已經深入到了揭示生命本質的分子水平的階段，其中也包括對地球生命起源的探索。特別是近二三十年來，醫學分子生物學的研究成果成批涌現，分子生物學技術的不斷突破，人類對生命的認識日新月異，一些老的理論由于新知識的注入，而重現活力。其中，病毒起源與進化的理論也因此而漸現明了。自起源理論認為在遠古地球，小分子肽及寡聚核苷酸等生物分子前體形成“亞生命單位”，這些“亞生命單位”即為或即將發展為亞病毒/病毒，然后與其他分子，如脂類分子等自組裝/相結合，如包被于脂類分子形成細胞的雛形，這種細胞雛形具有現代細胞的基本結構，脂類分子將小分子肽及寡聚核苷酸與外界“惡劣”環境隔絕的同時，也為它們進一步聚合、特化、偶聯以及協同形成生物大分子提供了不可缺少的環境，最后形成原核細胞然后進化成真核細胞。在該理論中，顯然亞病毒/病毒在進化地位上先于亞細胞/細胞。

《RNA世界(RNA World)》的討論專集提出“RNA世界”這一概念，即是在產生生命之前的時期，生物大分子是以RNA占統治地位的。此概念的提出是基于美國科羅拉多大學Cech等的工作，他們的研究表明，RNA分子具有自身拼接的功能，在一定的條件下，RNA分子也可以具有使單核苷酸聚合成寡聚核苷酸(即RNA)的功能，這一結果大大擴展了人類對生物酶的認識，酶不僅是蛋白質的概念得到了重要擴充，即RNA也是一種酶(核糖核酸質酶)，RNA可以自身催化自己的拼接，可以復制自己[22]。Ekland等在世界著名科學雜志《Nature》上報導RNA可以以自身為模板化三磷酸核苷聚合，其正確配對率較錯配率高1 000倍[23]。這些實驗表明，RNA極可能在沒有蛋白質或者肽出現的生命前時期的條件下，獨立“生存”并將其“遺傳信息”延續給子一代RNA分子。然后RNA分子再與其平行發生的多肽相結合，形成一種RNA-蛋白質復合體，當其陷入生命前期的“囊泡”[16]后即形成了原始的細胞。設想，在生命前時期，具逆轉錄酶性質的蛋白酶將RNA逆轉錄成DNA，最后形成了具穩定遺傳特性的原始原核細胞，然后通過其相應的進化途徑最終發展出真核細胞[24-25]。實驗表明，這一設想的病毒進化成細胞的途徑，在現代細胞中仍有著明顯的痕跡。如，1989年Varmus報導的細菌的逆轉錄現象[26]，以及近些年來的分子生物學研究熱點——真核細胞染色體穩定遺傳的必需組分之一，端粒酶，即是蛋白質與RNA的復合體，其蛋白質組分能以此RNA為模板反轉錄成DNA[12]，這一2009年獲得諾貝爾生理及醫學獎的工作在生物醫學領域造成了極大的影響[25]，同時也表明細胞內本身就具有反轉錄功能，它向胞外的“拋出”形成現在的逆轉錄病毒也是可能的。

自起源理論認為，在當今出現的病毒種類上仍然保持著進化的痕跡，如僅由RNA分子構成的類病毒不被一些病毒學權威分類歸為病毒類，而屬亞病毒類。又如人類丁型肝炎病毒具有與類病毒相雷同的RNA基因組，不能合成蛋白質衣殼，靠利用乙型肝炎病毒衣殼而生存，這些被認為是“衛星病毒”的亞病毒物質進化地位明顯低于病毒的進化中間體。雖然自起源理論是幾十年前普遍公認而隨后又極有可能被自然科學工作者拋棄的觀點，但現代生物學的發展，特別是近些年來醫學分子生物學的重大進展無疑為這種行將過時的觀點注入了新的血液，使它重新成為了一種不可輕視的理論。

2.2 平行進化理論：病毒進化平行于細胞，然后建立與細胞的依賴關系

平行進化理論與自起源理論都認為病毒起源獨立于細胞起源，不同的是后一學說認為，如前所述在遠古地球上病毒先于細胞出現于地球，并為細胞進化的先期生命形式。而平行進化理論認為，遠古生命有幾種不同的形式，生命前體分子以兩條相對獨立的進化途徑分別形成病毒和細胞；現在病毒依賴于細胞生命的格局是進化后期，病毒為更有效地應對環境而進化成的，是適應進化的漸變的結果進而在我們面前呈現出復雜的不同的病毒與細胞間的關系。

Piccirilli在《Nature》雜志上發表評述指出，在生命前期的地球環境中，首先產生能自我復制的前RNA(pre-RNA)，有RNA進化壓力的迫使而導致的DNA/蛋白質世界(DNA/Protein world)出現，直至現今復雜的包羅萬象的生物世界[27]。同期《Nature》上，Bohler及其同事報道了一種結構上既不同于RNA，又不同于蛋白質的大分子肽核酸PNA(peptide nucleic acid)[28],PNA以多聚甘氨酸為骨架(這一結構通常為蛋白質的基本結構)，以亞甲基與堿基(通常為核酸的主要組成部分)相鍵合， 兩條結構互補的鏈形成雙股結構。PNA不僅外觀上與雙股核酸相似，其復制行為上也與其相同，依照Waston-Crick互補復制原則而自我復制。而且PNA在結構組成上以及動態化學行為上均介于蛋白質和核酸之間。Piccirilli和Bohler及其同事均認為，PNA是生命前地球環境中出現的早于Pre-RNA的物質，極有可能是RNA的前體[27-28]。

隨后Lee及其同事在《Nature》上報導了肽(蛋白質結構的亞單位)可以由比其更小的肽復制而成的實驗結果[29]。雖然肽復制的機理尚待研究，但由于這一現象完全違背Watson-Crickz中心法則，暗示自然界還存在另一種不同于經典的堿基配對的復制體系，當時引起了生物學界的強烈反響。《Nature》雜志編輯部委托著名的生物學家Kauffman在同期刊物上發表對這一實驗結果的評議[30]，他認為這一現象的發現，在RNA世界尚有許多問題仍待解決的時候，提出我們生命前時期還可能存在另一個(或取代前一個)生物起源發生的途徑。顯然，肽可以進行自身復制就如同RNA可以自身復制一樣，在生物起源及進化上具有同等重要的意義。

綜合以上分析，Piccirilli提出的地球上生命進化起源的可能過程[27]可進一步充實如下：

*注：---作者補充的各類病毒起源的可能途徑

根據以上討論，細胞由DNA/蛋白質世界逐漸演化而成的同時，與之平行，RNA世界可能演變出RNA病毒(如類病毒)，DNA病毒可由DNA/蛋白質世界演化而成，而肽世界則可能進化產生朊病毒，如圖中虛線所示。這一理論在當今生物世界有著很有趣的代表性生物，如朊病毒最早發現于綿陽瘙癢癥，后又發現也會導致人類庫魯和雅克綜合癥。這種朊病毒為氨基酸形成的類似肽結構，它自身可以復制。正常生物中有與其一級序列相同的蛋白和編碼這些蛋白的基因，但它們的高級結構卻決然不同。朊病毒的侵入會使內源的肽結構發生變化，將后者轉化成朊病毒[2, 3, 5]。從這些最新的分子生物學發現和相關疾病機理的研究來看，病毒與細胞平行進化，然后形成與后者的依賴性寄生的進化觀點也是非常合理的。

2.3 細胞源退化理論或逆向理論：起源于細胞產生于細胞的病毒進化起源理論

病毒起源于細胞的觀點是當今生物學界占主導作用的理論[17]，有大量的實驗支持這一觀點，這里不作贅述。這一理論認為，病毒是細胞在其進化過程中“拋出”的一個細胞組分，由于它來源于細胞，所以與細胞有著不可割舍的密切關系，又由于它雖然源于細胞卻又只是細胞的一個組分，所以在細胞之外不能獨立繁殖生存，它的生命特征必須依賴于細胞來表現。然而，這些細胞的組分為何會被細胞拋出？這一過程是細胞的主動過程還是被動行為？是一些細胞死亡留下的活性大分子，待時機成熟時再回到細胞？這是一個適應進化的過程呢還是選擇過程？許多問題當前分子生物學的最新進展尚不能解釋，它們的分子機制是目前該理論尚未解決的問題。

從現代細胞分子生物學的研究結果來看，當今細胞中仍然存在與病毒結構功能接近的類似結構組分。例如，RNA病毒基因組通常具有逆轉錄酶基因，而正常生長的原核細胞中也存在逆轉錄酶，這說明其基因組中也包括有相應的逆轉錄酶基因片段；另外，近些年來的研究結果表明[25]，真核細胞遺傳物質要穩定流向子一代細胞，染色體上必須的DNA片段之一即是每條染色體線性脫氧核糖核酸的端部必須存在端粒序列，而這一特定序列是不直接受上代DNA模板控制的，它是由一種被稱為端粒酶的來復制完成的。如前所述，端粒酶是由一個起模板作用的RNA片段和一個起逆轉錄作用的蛋白酶構成，后者以前者為模板逆轉錄成DNA，并連接于真核細胞每一條染色體DNA雙鏈的末端。顯然，端粒酶的RNA片段和蛋白部分在真核細胞的基因組中都應具有相對應的基因。生物學家們通常認為，這些組分形成的復合體的“拋出”，即是最早的病毒。

顯然，病毒起源觀點三的關鍵是“拋出”的合理性。那么，在現代生物中是否有這種現象呢？答案是肯定的。從現在我們認識到的生命過程來看，多種情況下細胞會拋出其某些組分。某些動物種類在進化過程中，細胞中染色體數目有一個片段的流失；轉座因子(mobile element)現象的發現就是一個有力的證據，真核細胞中有一些基因在一定情況下，會從線性DNA鏈的位置通過RNA的介導逆轉錄至另一位置。以上兩種過程中，如遇到該細胞偶然死亡，細胞的破裂則會導致DNA或RNA組分的外泄，即“拋出”。細胞凋亡(apoptosis)的正式發現使得“死亡與生命生存在生物世界同等重要”的觀點在醫學分子生物學界被廣泛接受，這一現象的發現者及主要貢獻者S Brenner，H R Horvitz 和J E Sulston于2002年10月7日共享諾貝爾生理和醫學獎[31]。這一死亡形式是真核細胞死亡的常見形式，是細胞的一種正常的死亡方式。所說的正常是指它是生物體發生發育生存繁衍所必需，是一種受細胞自身自主控制的死亡，是一種主動的死亡過程。細胞在啟動其程控死亡后，細胞核內DNA鏈會被隨機、非特異性地切割成小的片段。如細胞在正常死亡過程中，遇外界原因而突然瓦解，這些片段則被拋出細胞之外，顯然，細胞中的任何一個片段或碎片都有這種機會。在現今生物界中，質粒經常能游離于微生物細胞之外，又能進入相應的細胞之中，已被視為某些病毒起源的可能模式[16]。綜合以上分析，上述過程的發生，可能會導致各類病毒的起源，拋出的DNA片段(含蛋白質)可能會形成DNA病毒；拋出一個具逆轉錄功能的RNA(也可能含有蛋白質)，則可能形成RNA病毒；拋出可自我復制的肽，這可能形成朊病毒。

3 病毒起源、進化理論觀點的多元性

許多醫學分子生物學近期的研究進展都表明，像物種進化一樣，地球上病毒的進化仍然在永不停息地進行著，感冒病毒的變異進化就是一個典型的例證。流感病毒如禽流感H7N9以及其他同類病毒有一個共同的特點就是基因的變異性極強[32-34]，表現在病毒表面蛋白上即是結構不斷變化，導致每次流行病域的流感感冒病毒對人類都有很大的影響，預制的疫苗都不能起到相應的作用。這樣的病毒特性有不少仍然對人類有著重大的影響，又例如先天性免疫缺陷疾病艾滋病病毒HIV，從發現它的存在到現在，已有30年的歷史，疫苗的研制工作也幾乎有相同的時間，雖然病毒作用機理上的研究結果不斷有突破性的進展[10-11]，但是仍然沒有通常意義上的疫苗研制成功。發生在這些常見的或罕見的病毒身上的作為進化的基本動力的變異表明病毒中確實存在現代分子生物學已有原則不能解釋的“不明機理”，而且我們認為這種特異性不明機理明顯表示各種病毒對細胞的依賴性的發生是迥然而異的，預示著在變異特性進化的不停息的同時，各種病毒進化理論都是可能存在的。

2007年，科羅拉多大學和米蘭大學的研究者發現，小到幾對核苷酸的DNA 寡聚物就可以在體外自組裝形成液晶狀態，這是現今為止我們發現的最早的可能的生命前體狀態，無需蛋白、RNA或任何其他可能的生命大分子，依靠自身的自由能形成有序的類似前期生命的形式[35]，這一發現似乎更支持DNA是最早形成的生命起源的假想，但它是否會先形成DNA病毒顯然是不確定的。

病毒是如何起源的，它是在地球生命前時期先于細胞產生，作為簡單的細胞前生命體，然后發展進化成？還是在漫長的化學進化過程中與細胞平行進化而同步產生，而后再與細胞形成初步的寄生關系，物競天擇，最后成為完全的寄生關系？或者是它本身就是細胞的某一或某幾個大分子組份，因某種因素暫時性地以非生命的狀態獨立于細胞之外，再次與細胞接觸時，又能重返細胞形成寄生的生命狀態，從而周而復始地進行著自己的準生命過程？生物學家及自然科學工作者們至今尚不能確定其確切途徑。

自然界中，生物的起源和進化是一個極其漫長而復雜的過程，從達爾文經典的物種起源理論，到現代分子生物學不斷發展的進化學說，無一不體現這一特性。顯然，病毒的起源和進化也不例外，并且，依以上的分析和討論，更充分地表現出進化的多樣性。因而，病毒的起源及進化極有可能存在不同的途徑，DNA病毒、RNA病毒以及朊病毒分別會依照其自身的軌跡發祥發展至今。雖然，病毒進化的結果具很強的統一性，如其繁殖特性表現出對真核及原核細胞的完全依賴性，和脫離細胞后完全無生命性質的特點，它們的進化軌道并不重要，其進化途徑很可能是具多元性。起源理論觀點三雖然看起來比較完善，大量的事實都表明它對解釋DNA病毒和某些RNA病毒的起源是比較合理的，有較為充分的研究結果支持，但對解釋某些特殊的病毒如僅有一個RNA分子的類病毒，僅有一個肽分子的朊病毒，則顯示出明顯的不足。生物學家們尚未確定細胞中存在能自我復制且能催化蛋白質合成的RNA分子，也尚未有確切的證據表明在細胞中，肽能行使自我復制的功能。如細胞中不具這種功能的組份，則不可能向外“拋出”它們，以形成現今的類病毒和朊病毒。這里，病毒起源觀點一和觀點二則顯示出其優勢。在生命前時期地球的某些環境可能造就能自我復制的前肽物質世界，也可產生能獨立復制、自我拼接的前RNA分子，獨立于細胞之外，可能產生現今類病毒和朊病毒的前身，然后與細胞建立寄生關系，以發展成類病毒和朊病毒。看來，病毒起源觀點一和觀點二并不能簡單地被否定，相反，它們很可能是觀點三所必需的補充。雖然，朊病毒的發現者S B Prusiner獲得了諾貝爾生理學及醫學獎，但由于這一發現的意義重大[3-5]，所以有關朊病毒的爭議尚未結束。當然，正如發現蛋白質具有自我復制現象的分子生物學家Lee所說的那樣，即只有在發現蛋白質能以更小的肽段完成復制之后，才能進一步完善Watson-Crick遺傳物質復制中心原則，同時使病毒進化、起源理論的多元性有更充分的實驗證據。病毒起源這一自然留給我們的神秘命題尚未解決，而至今地球上新的病毒卻在不斷被發現。是否是生命前物理自組裝進化原理任然在地球上進行尚不可斷言[36]，但用我們人類對生命本質不斷深入的理解和認識來看，生命的發生與延續在某種意義上看是與細胞也是與病毒共同進化存在發展的過程，例如，整十年前的SARS病毒犧牲掉了眾多人類生命的同時，我們戰勝了病毒[37-39]，但可以預料的是它們并不會從地球上徹底消失，而極有可能進入潛伏，待條件適宜時再以變異的形式重新再現。

4 結 語

不同種類的病毒在特性上有著十分重大的差異，它們在細胞中進行其生命過程的具體路線和涉及的代謝途徑也差異頗大。由此推論，僅以一種病毒起源理論解釋所有病毒在地球上的產生，明顯有很大的局限性；而以多種起源理論相互補充，來看待病毒的起源進化問題才是科學的思維途徑。科學的范式是多元化的范式，并不能以某一范式而統一。病毒起源理論的多元化，是我們早日確定各類病毒在地球生物進化樹上的確切位置、完成大自然賦予的這一神秘問題的最合理答案。

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The Origination and Evolution of Virus Base on Contemporary Progress of Molecular Bio-Medicine

ZHOUXin1,YANGMan-yu1,KUANGLin-lin1,MAJianjie2，ISSAACSWilliams3，XUXue-hong1

(1. College of Life Sciences, Shanxi Normal University, Xi’an 710062, China；2. Ohio State University Medical Center；3. Hopkins University School of Medicine)

Along challenging against life-threaten from various viruses for instance avian flu, AIDS, SARS, ect., and enjoying the progresses of molecular biomedicine, it is the time for us to decipher the deep fact on virus origination and evolution. Virus is a non-cell organism existing between life and non-life. It shows a complete parasitic characteristic in its way of living. Concerning its origination and evolution, there are three different hypotheses. One is that virus was generated before cell on the earth of pre-biotic stage. As a former organism, it would evolutinate to prokaryotic cell and eukaryotic cell. The secondary is that both cell and virus were generated simultaneously in the pre-biotic stage. During evolution, virus developed its parasitism on cells. The third is that virus is a macromolecule or macromolecular complex, "being thrown out of cells". It came from cells and was parasitic to cells. Three hypotheses address that eventually, virus evolutinated its complete parasitic style of living. Although the most of biologists believed the third hypothesis previously, they are paying their most attention to all these hypotheses nowadays regarding the proceedings of medical molecular biology. Both proceedings of molecular biology and natural philosophy show that the understanding to the pluralism of virus origination would be the most credible solution to assure the position of virus on the evolution tree on the earth, which accomplished the central dogma of molecular biology.

virus origination; reverse transcription; prion；pluralism of origination and evolution

2014-07-15

國家自然科學基金資助項目 (31371256)；中央高校團隊資助項目(GK201301001)；國家教委外事司邀請項目(MS2014SXSF038)；秦巴山區持續發展協同中心項目(201310718021)

周 鑫(1989-)，女，山西長治人，博士生，主要研究方向為醫學分子細胞生物學。

Tel.：18729043246；E-mail: zhouxin19890714@163.com

徐學紅(1962-)，男，江蘇徐州人，博士， 教授，博士生導師，研究方向為醫學分子生物學和發育生物學。

Tel.：13289838136；E-mail: xhx0708@snnu.edu.cn

Q 111

A

1006-7167(2015)05-0005-06