颠覆性的发现:病毒可以拆分基因侵入不同细胞再重组

2019.5.29 发布在 科学脑洞 栏目

颠覆性的发现:病毒可以拆分基因侵入不同细胞再重组 科学脑洞-第1张

病毒是包装在蛋白质外壳中的基因组,存在的唯一意义就是侵入细胞,占领蛋白质工厂以复制自身,然后扩散到其他细胞。所以,似乎不言自明的是,病毒的完整基因组必须都侵入受感染的细胞。然而,最近发表在eLife上的最新研究推翻了这一传统认知。

某些植物病毒不仅可以像拆解乐高积木一样,把基因分成几段侵入不同的细胞,而且法国研究人员发现,来自不同病毒个体的破碎基因可以像拼图一样重新组合在一起形成完整的基因组——实现自我组装并复制。

伊利诺伊大学厄巴纳—香槟分校的病毒学家Christopher Brooke解释说,换而言之,只要把病毒所有必需的基因产物注入到宿主的细胞里,就可以在细胞中制造新的病毒,而无需被真正的病毒侵入。

这一惊人的发现也令科学家十分好奇,病毒在什么情景中才会进化出如此的能力。实际上,虽说模块化听起来十分高级,但缺点也极其明显——因为基因组的某些部分很容易丢失,过多的组成模块无法稳定性状,所以是无法遗传的。

如蚕豆坏死萎蔫病毒(FBNSV),有多达8个片段,每个片段携带在不同的粒子中。从理论上讲,它无法进化。

有研究人员猜测,病毒的模块可以单独进化,因为特定基因的突变几率可能取决于它的复制次数。而美国坦帕大学的病毒学家Eric Freundt推测,如果植物宿主的防御系统针对表达某些病毒蛋白的细胞,那么将调控蛋白质的基因分布到不同的模块中可能会提高隐蔽性。 Freundt认为,另一种可能性是,通过将其基因组分布在许多植物细胞中,病毒可以避免一次性消耗掉单个细胞的活力。

荷兰生态学研究所的进化病毒学家Mark P. Zwart预计,很快就会出现全新的理论模型来探索各种见解,例如根据多种自然选择方式构建病毒的进化路径。在单独寄主植物中,自然选择的力量将使病毒成功地平衡其生产率。但是当病毒转移到新宿主时,它必须适应新的宿主环境,因此需要保留遗传多样性。

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