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病毒:人类进化的最强推手!

收藏 打印 发给朋友 来源: 化石网 网站编辑:化石猎人
热度20票 浏览41次 时间:2020年2月23日 09:53
病毒:人类进化的最强推手!

病毒:人类进化的最强推手!(化石网配图)

(化石网报道)据中国科学报微信公号(苗德岁):病毒听起来很吓人,但实际上,病毒与人类之间的协同进化,从人类起源开始,一直是紧密相连的。

病毒与人类宿主之间的持久斗争是人类演化的关键推动力,甚至于可以说,没有病毒,就不会有人类!

在大约6600万年前生命史上的第五次生物大灭绝中,恐龙以及许多物种都灭绝了。

但是有一类长得跟现在的鼩鼱差不多大小的毛绒绒的“夜行者”们,因为住在地下洞穴里面,却侥幸地生存了下来。这些小动物跟恐龙曾同时生存了大约一亿年左右,它们身上长着毛发,有乳腺,但是体内还没有胎盘。

我们所熟悉的大多数现代哺乳动物,都属于有胎盘的哺乳动物(包括我们人类自身)。有了胎盘,我们才能在出生之前,得以在母体的子宫里面发育成熟。

病毒DNA用自己的基因进行自我复制,然后嵌入宿主的基因组之中。

早期哺乳动物祖先,利用基因组中多余的病毒片段,借助共生的逆转录病毒演化出了胎盘。

而其他的共生病毒,又帮助我们从一团细胞最终变成了成熟的胎儿,并保护我们免受各种病原体的侵害,尔后顺利地呱呱落地。

换句话说,若不是借助病毒蛋白质的话,就不会演化出最初的有胎盘哺乳动物,更不会有后来的人类。

另外,近年来科学家们利用大数据分析发现,自人类与黑猩猩“分手”以来,近三分之一的蛋白质适应演化,都是病毒驱动的,而背后真正的推手是自然选择。

在人类演化过程中,当瘟疫出现时,被病毒袭击的宿主,要么自身产生抗体得以适应而生存下来,要么死亡乃至于灭绝。

但这宿主的灭亡,对病毒来说其实是一把“双刃剑”;如果宿主灭亡了,除非病毒立即找到新的宿主,否则便与原来的宿主“同归于尽”了。

显然,这无异于是自杀行为。因此,一方面病毒不得不减弱毒性;另一方面,宿主的免疫系统也会“全面反击”病毒的侵害。

我们体内蛋白质有许多功能,有些功能只要对其性状与组成进行细微的调整,就可以击败病毒。

有意思的是,最近的研究表明,不仅免疫系统的细胞蛋白质有免疫功能,而且几乎所有细胞的蛋白质在接触病毒时,都能参加“抗疫战斗”!

这种免疫系统外的“战斗者”不少于免疫系统内的“战斗者”——可以说是“众志成城”(科学家们至少找到了1300多种蛋白质具有“免疫功能适应性”)。

由于病毒试图“劫持”宿主细胞的所有功能来自我复制并蔓延,因此它们自然会驱动宿主使用身上的所有细胞“武器库”来予以反击。

这类在病毒面前所面临的“生与死”的选择压力,实际上比猎食者的捕猎以及其他环境变化的自然选择压力更大。

所以,病毒与人类的协同进化,堪比苏美冷战时期的军备竞赛一样:花样翻新,“魔高一尺道高一丈”;所以,病毒学家与人类学家们一致认为,病毒是人类演化最有力的驱动力。

更有意思的是,由于蝙蝠远比人类的演化历史长,故跟病毒协同进化的历史也更加漫长,因而它们身上已演化出了“百毒不侵”的细胞和生理功能。

蝙蝠对很多病原体有免疫力,但它们体内的病原体数量却很少;因此,它们的免疫系统把病原体有效地控制在最低水平。

尽管我们目前对蝙蝠的免疫系统还知之不多,但有些科学家把它们强大的免疫功能归功于它们所具有的大幅度能量代谢的功能。

比如,蝙蝠的体温波动幅度很大,在静止时,基础代谢水平降到很低,客观上限制了病原体的复制。在飞行时,体温则高达四十多度,极大地激发了其免疫系统功能。

这在哺乳动物中几乎是非常罕见的。大家想一想,我们若是发烧到四十度,会是什么样的后果?

所以,那些吃蝙蝠的人应该深刻反省一下,既然你没有那个金刚钻,就千万别揽那个瓷器活!

近些年来的人类基因组研究揭示,我们的基因组里有成千上万病毒基因的痕迹,而这些病毒基因的频繁变异以及新病毒基因的侵入,无时无刻不在发生着。

我们周围的病毒,简直是无处不在,毫不夸张地说,我们是生活在病毒的汪洋大海之中。

美国著名科普作家齐默曾写过《病毒星球》一书,他指出,地球上生命的基因多样性,很大一部分即蕴藏在病毒之中;我们呼吸的氧气,其中很大一部分是在病毒帮助下产生的。

连地球的温度都与病毒活动息息相关。我们基因组一部分就来自感染了人类远古祖先的上千种病毒。

其实,地球上的生命,很可能就是在40亿年前从病毒起源的。我们跟病毒之间的关系,真是“剪不断理还乱”。病毒是我们既不想要但又离不开的“老朋友”。

齐默在《病毒星球》一书的末尾还写道,人类作为哺乳动物的一员,已经跟病毒组成了难以分割的混合体。清除了体内的病毒基因,我们可能无法活着从子宫里生出来……

病毒一词原本就包含了两重性:一方面是给予生命的物质,另一方面代表了致命的毒害。

病毒的确是致命的,但同时又赋予了这个世界不可或缺的创造力。因此,创造与毁灭又一次完美地结合在了一起。

要理解病毒以及它们与人类之间协同进化的关系,就必须学习生物演化论以及生命演化的历史。

就像已故著名美国遗传学家杜布赞斯基所说的那样:“没有达尔文的生物演化论,生物学里的所有现象都无法解释”。

(作者系美国堪萨斯大学自然历史博物馆暨生物多样性研究所教授)
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