
文章图片

文章图片

一些病毒和缺陷病毒 , 分别称为广义转导噬菌体和基因转移剂 , 将随机DNA掺入其病毒粒子中 , 并将这些DNA注入宿主细胞 , 导致大量水平基因转移 。 广义转导噬菌体已广泛用于细菌遗传学 , 似乎对细菌发病机制和抗生素耐药性的发展都很重要 。 即使是使用单联DNA或RNA作为其遗传物质的病毒 , 也已知至少部分地掺入到细胞双联DNA基因组中 。 由于转导和混杂的前病毒基因获取 , 目前认为通过病毒感染的水平基因流动量远高于预期 , 并且假设在原始环境中甚至更高 。 因此 , 病毒极有可能在早期生命的进化中发挥了重要作用 。
病毒被假设负责作为遗传物质的DNA进化、细胞生命的三个领域、真核细胞核的发育 , 甚至是多细胞性 。 最早提出的病毒驱动的进化事件之一是病毒可能在祖先的RNA蛋白世界中“发明”了DNA基因组 , 并且后来细胞生物采用了DNA , 为了将RNA转化为DNA , 需要三个步骤:将核糖转化为脱氧核糖的核糖核苷酸还原酶、将磷酸基团添加到胸苷的胸苷酸激酶 , 以及从RNA模板复制DNA的逆转录酶 。 有趣的是 , 所有这些基因都在病毒基因组中被发现 , 而且这些病毒基因有很多食者序列的多样性高于相应的细胞基因 。
【?宇宙中病毒作为主要进化转变的驱动因素】
对这种多样性最简单的解释是 , 这些基因首先出现在病毒中 , 并在其中进化 , 一些基因被传递到细胞基因组并被细胞基因组保留 。 此外 , DNA聚合酶基因的系统发育分析通常将病毒基因置于真核进化枝的基部 , 表明病毒聚合酶是祖先的 , 该假设的扩展版本是不同的病毒感染导致了现代三个细胞生命域的形成 。 争论是三个细胞域中的DNA聚合酶彼此非常不同 , 但每个都明显与现存的病毒有关 , 这些病毒也具有正交DNA复制系统 。 大型DNA病毒的吞噬也被认为是真核细胞核的起源 , 最近发现的巨型拟拟病毒引起了对这些理论的重新审视 。
巨病毒宿主变形虫中形成的细胞内区室 , 称为病毒工厂 , 在结构和功能上都与真核细胞核非常相似 。 因此 , 导致病毒工厂形成的祖先病毒感染可能导致了细胞核的发育 , 细菌病毒对细菌的现代感染会导致受感染细菌中出现明显的细胞核样结构 。 在古细菌病毒中观察到的显着形态和序列多样性为细胞进化提供了另一条线索 。 一个天真的假设是 , 由于大多数古细菌病毒宿主的恶劣生活条件 , 古细菌病毒圈的多样性有限 。 但完全相反 , 在古细菌病毒中观察到的高度多样性和在细菌病毒中观察到的有限多样性确实令人费解 。
最近提出的一个假设将古代病毒作为直接的进化驱动力 , 最终导致细菌和古细菌的分歧 , 他们认为 , 在最后一个普遍共同祖先时代 , 古代病毒已经具有丰富的形态多样性 。 后来 , 一组细胞生物 , 即细菌的祖先 , 形成了细胞壁来保护自己免受病毒感染 。 为了克服这种僵化的防御系统 , 细菌病毒进化出一种物理穿透机制来注入它们的遗传物质——尾巴 , 这导致了头尾病毒在细菌域中的优势 。
另一方面 , 其他原始细胞 , 即古生菌的祖先 , 通过糖基化改变了它们的细胞表面蛋白以逃避病毒识别 。 然后它们的病毒将它们的衣壳蛋白糖基化以附着在宿主上 , 这解释了古细菌细胞表面蛋白和古细菌病毒衣壳蛋白的高水平糖基化;这种糖基化在细菌细胞和病毒中并不常见 。 最后 , 病毒可能参与了多细胞进化 。 在资源过剩的情况下 , 多细胞可以提供对病毒感染的保护 , 因为聚集体外部的细胞比内部的细胞更容易受到病毒感染等 。
推荐阅读
- 20年前,一串宇宙深处的“神秘信号”传回地球,至今尚未破解
- 通过使用农业生物技术,可以改善某些农作物的营养特性
- 太空中到处都是行星,其中大多数甚至没有恒星
- 人类所探访的最遥远小行星“惊人”图像,科学家:没见过如此星体
- 小行星要来了!近100年来最近距离飞掠地球!
- 行星低潮可能会迫使太阳黑子定期同步上升,这是什么原因
- 地球是高等文明的试验场?这么多的巧合,似乎都在说地球被安排了
- 为何科学家怀疑外星人在背后操纵地球?发现太阳系有三处“异常”
- 特奥蒂瓦坎古城:冥街之谜