病毒為生命進(jìn)化立下汗馬功勞

□ 沈 拓

病毒似乎十分邪惡，它搶占宿主所有的生存資源，直到殺死宿主，然后就毫不留戀地離開，尋找下一個“旅館”。但其實，病毒為了生存，不只是傷害了宿主，也常常幫助宿主，促進(jìn)了宿主進(jìn)化。

病毒促進(jìn)基因演化

在生命剛起源的時候，病毒并不像現(xiàn)在這樣“邪惡”，它們也是一群獨立勤勞的生命，擁有自己的基因，自己制造食物，自由自在生活。直到原始病毒遇上了真核生物的祖先——洛基古菌，它才改變了自己的生活方式。

一個不那么浪漫的猜想是原始病毒和洛基古菌間曾發(fā)生激烈的競爭，洛基古菌一口吞下了個頭“嬌小”的原始病毒。但戰(zhàn)爭并未結(jié)束，病毒在洛基古菌的身體內(nèi)搭建了一間“房子”，將自己的基因組與古菌的基因組分隔開來，繼續(xù)獨立生活。慢慢地，病毒發(fā)現(xiàn)靠洛基古菌“飼養(yǎng)”的生活似乎更美好，于是它丟掉了那些在寄生生活中非必需的基因，逐漸變成了一個寄生者。但是洛基古菌也很聰明，它又搭建了一個更大的“房子”將病毒包裹起來，企圖將沒有獨立生活能力的病毒餓死。最后，病毒確實餓死了，但也永遠(yuǎn)變成了洛基古菌的一部分——細(xì)胞核中的部分基因。

這些基因在漫長的演化過程中不斷有新的補(bǔ)充，越來越多的病毒將自己的基因整合到了人類祖先的基因組中。到了今天，人類的基因組中約有8%至10%的病毒基因。

病毒促進(jìn)胎生

融入的病毒并沒有從此消失，它活躍在一些重要的歷史轉(zhuǎn)折點。

究竟是卵生好還是胎生好？到了現(xiàn)在，我們還是很難給出一個確定的答案，卵生速度快，產(chǎn)卵數(shù)量多，但是卵的孵化率和幼仔的成活率非常低；與之相比，胎生幼仔的成活率更高，但懷胎時間更長，媽媽還可能遭遇意外導(dǎo)致一尸數(shù)命。該怎么生孩子，實在讓人難以抉擇，好在病毒幫我們選出了答案。

胎盤是胎生動物孕育胎兒必不可少的器官，它的一端連接著母親的子宮壁，另一端連接著胎兒的血液系統(tǒng)，既能將母親體內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣等傳遞給胎兒，又能將兩者的血液系統(tǒng)分開，避免了母親體內(nèi)的免疫細(xì)胞進(jìn)入胎兒體內(nèi)，保證了胎兒正常地生長和發(fā)育。這個描述是否讓你聯(lián)想到病毒的特征，病毒在宿主體內(nèi)不也正是這樣生存的嗎？科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，胎盤還真是病毒帶來的。

美國科羅拉多大學(xué)的基因?qū)W家愛德華·楚龍在分析人類胎盤細(xì)胞的基因時，發(fā)現(xiàn)了一些來自病毒的基因，沒有它們，胎盤就不能形成。其中一種基因叫做合胞蛋白基因，它能通過表達(dá)合胞素，促進(jìn)胎盤中滋養(yǎng)層的形成。滋養(yǎng)層是胎盤最外層的細(xì)胞，它與子宮壁相連，分離母體和胎兒的血液系統(tǒng)，同時保證兩者之間的物質(zhì)交換。在胎盤中，還有一些病毒基因負(fù)責(zé)控制激素釋放的時間和數(shù)量，進(jìn)而控制胎兒的生長狀態(tài)和出生時間。當(dāng)這些激素的水平異常時，可能會導(dǎo)致早產(chǎn)、新生兒體重過輕等現(xiàn)象。

據(jù)相關(guān)研究，胎盤出現(xiàn)的時間可以追溯到2 億～1.5 億年前，這使得陸生動物的生育方式開始由卵生轉(zhuǎn)變?yōu)樘ド＿@種轉(zhuǎn)變正是病毒基因帶來的，病毒徹底改變了哺乳動物生育后代的方式，為發(fā)育的胚胎提供了保護(hù)、營養(yǎng)以及穩(wěn)定的恒溫發(fā)育條件，最大程度降低外界環(huán)境條件對胚胎發(fā)育的不利影響，提高了后代的存活幾率。而從結(jié)果來看，胎生確實優(yōu)于卵生，為胎生哺乳動物——人類統(tǒng)治世界奠定了基礎(chǔ)。

人類記憶依賴病毒？

我們都承認(rèn)，人類之所以能成為新一代地球霸主，靠的是智力而不是體力，而人類的高智商的來源也許正是病毒。

美國猶他大學(xué)和美國馬薩諸塞大學(xué)醫(yī)學(xué)院的兩個科學(xué)家團(tuán)隊各自獨立發(fā)現(xiàn)，一種叫做Arc 的與學(xué)習(xí)和記憶有關(guān)的基因與逆轉(zhuǎn)錄病毒（如艾滋病病毒）的相同，而且，它能像病毒基因一樣，在不同神經(jīng)元間“跳躍”。

猶他大學(xué)的研究人員將Arc 基因引入細(xì)菌細(xì)胞中，讓其進(jìn)行表達(dá)。令他們驚訝的是，當(dāng)細(xì)菌細(xì)胞產(chǎn)生Arc蛋白時，它會聚集成一種類似病毒衣殼的形式，這種殼含有病毒的遺傳信息。馬薩諸塞大學(xué)的科學(xué)家則將該基因引入果蠅體內(nèi)，在果蠅體內(nèi)，Arc 基因產(chǎn)生的mRNA 能在細(xì)胞間自由穿梭，將不同細(xì)胞聯(lián)系起來，實現(xiàn)細(xì)胞間通訊，而這正是記憶產(chǎn)生的基礎(chǔ)。

科學(xué)家推測，這種基因來自4 億年前的古老病毒。這種古老病毒在4 億年前入侵了陸地生物并將其基因留在了它的基因組中，其中包括Arc 基因。后來，Arc 基因繼續(xù)變異和演化，最終為人類的大腦和記憶的發(fā)展、為我們現(xiàn)在的文明和智慧的出現(xiàn)鋪平了道路。

病毒基因“復(fù)活”

現(xiàn)在，我們可以說人類的發(fā)展離不開病毒基因的幫助，可是，病毒為什么要幫助人類呢？這種幫助是無償?shù)膯幔坎⒎侨绱耍苍S病毒的幫助只是為了自己的“復(fù)活”。

漸凍癥是一種慢性神經(jīng)元性疾病，會導(dǎo)致人的身體肌肉逐漸無力并萎縮，從而影響運動、吞咽和呼吸功能，最終致死。很長一段時間，科學(xué)家都沒能找到漸凍癥的有效治療藥物，直到2005 年，一個意外發(fā)現(xiàn)改變了這一現(xiàn)象。當(dāng)時，一位可憐的病人同時罹患艾滋病和漸凍癥，醫(yī)生給他開具了治療艾滋病的藥物。在服用艾滋病藥物一年后，奇跡發(fā)生了，這位原本難以上樓、幾乎無法用餐、無法自行從地上站起來的患者竟然能夠正常走路了。

治療艾滋病的藥物能夠治愈漸凍癥，這是什么原因？容易想到，漸凍癥的病因也與逆轉(zhuǎn)錄病毒有關(guān)，因此，艾滋病藥物才能生效。通過翻閱資料，美國馬里蘭州衛(wèi)生研究院的神經(jīng)學(xué)家納特提出了猜想，導(dǎo)致漸凍癥的逆轉(zhuǎn)錄病毒并不是外來的，而是存在于人類的基因組中。后來，這種致病病毒果然被找到了，那就是HERV 基因。

HERV 基因早在5500 萬年前就已從逆轉(zhuǎn)錄病毒體內(nèi)轉(zhuǎn)移到了古代靈長類動物的基因組中，它在漸凍癥病人的體內(nèi)非常活躍。納特團(tuán)隊將HERV 基因轉(zhuǎn)入小鼠體內(nèi)，該組小鼠果然出現(xiàn)了類似漸凍癥的癥狀，包括痙攣、虛弱和肌肉萎縮等。其他科學(xué)家還找到了HERV 基因的其他亞型，比如HERV-W、HERV-L 和HERV-Fc 等，它們分別在不同的歷史時期進(jìn)入哺乳動物的基因組，并且均與包括漸凍癥在內(nèi)的多種退行性神經(jīng)疾病有關(guān)。

當(dāng)然，病毒之所以讓人類演化出胎盤、發(fā)展出智力，并不是為了讓人類生存得更好，而是它們自身潛伏在人類體內(nèi)，要讓人類保住霸主的地位，病毒才能長長久久地與人類共存下去。不得不說，這實在是一種聰明的策略，也算是“偷懶”創(chuàng)造歷史的另一佐證吧。