病毒從哪來?

Ed Rybicki 撰,虛懷若谷 譯,sw、wl 校


圖片出處:Phage T4


追溯病毒的起源是一項艱巨的工作。病毒不留下化石,而且善於在宿主細胞內玩出瘋狂自我複製的“伎倆”,某些病毒甚至能夠把他們的基因縫入被入侵的細胞內。在這種情況下,若要研究病毒起源,便需將病毒和宿主的演化史分開。更加雪上加霜的是,病毒的感染物件不僅僅局限於人類,他們幾乎能感染一切生命,從細菌到馬,從海藻到人類。

儘管困難重重,科學家們卻依然能根據種種蛛絲馬跡——主要基於病毒(如單核細胞增多症和皰疹的病毒)和細胞基因的相似性——拼出一些病毒的演化史。最初,這些病毒可能只是長片斷的細胞內DNA,隨後獨立於細胞,演化出病毒;另一種猜測是這些病毒早早便演化了出來,只是後來一些基因卡入了細胞基因中。一個不可忽視的事實是,一些人類病毒和細菌病毒居然有著類似的結構特徵,據此推測,這些病毒可能演化於幾十億年前,有著共同的祖先。另外一個關乎病毒溯源的重要事實是,現在的大部分病毒似乎是一塊拼縫物,由不同來源的基因混雜構建而成。

致命的埃博拉病毒(Ebola virus)瑪律堡病毒(Marburg virus),以及親緣關係較遠的麻疹和狂犬病病毒,都只感染少量物種。由此可見,這些病毒應為新近演化而來,畢竟它們所感染的都是較新物種。很多“新病毒”可能於數百萬年以前起源於某昆蟲體內,在演化發展的過程中又通過昆蟲間的互動和捕食過程,具備了感染其他昆蟲物種的能力。

圖片出處:wiki - Ebola virus

圖片出處:wiki - Marburg virus

二十世紀三十年代開始肆虐於人體體內的愛滋病病毒是一種逆轉錄病毒。這些簡單的逆轉錄病毒與細胞內的一些能複製並插入細胞基因組的部件同源。很多病毒採用此種逆轉錄方式(與細胞內資訊傳遞方向相反)進行複製,此種複製機制很可能是聯通地球上初始生命和現代生命的橋樑。實際上,我們的基因裡也攜帶了很多逆轉錄病毒的“化石”,這些化石可能來源於遠古逆轉錄病毒對細胞的感染。相關資訊也可幫助我們瞭解人類的演化史。

也有一些病毒,由於其基因組過於龐大,科學家無法確定其究竟來源於細胞的哪一部分。例如,迄今發現最大的病毒mimivirus的基因組是愛滋病病毒的50倍,甚至大過一些細菌。令人意外的是,許多大病毒卻感染一些非常簡單的生命體,如變形蟲和海藻。此現象說明這些病毒應該有著古老的起源,其作為寄生生命形式逐漸演化出“病毒式生活”。此外,病毒還應該是演化,特別是高等生物體演化的顯著推動力。

但是,迄今為止,儘管獲取了很多病毒複製和感染的共性和特性,絕大多數病毒的起源恐怕依然會永遠的湮沒於歷史之中。

原文出處:Scientific American March 27, 2008
文章相關連結:生命科學線上


●延伸閱讀:
我推薦一本好書,書名 "Level 4 Virus Hunters of the CDC",中文 "第四級病毒"
節錄一段序分享給大家,我想這本書可以讓很多人認識到病毒與人類的關係,以及一場病毒學家與致命病毒的戰爭,跟看電影一樣過癮

"約瑟夫‧麥科明克與蘇珊‧費雪賀區這對夫妻,各自經歷過令其難忘的經驗。從對拉薩病毒的一連串調查、追蹤……,看見人們一個個死去,自己卻無能為力,到後續面對拉薩熱病肆虐,極力尋求治療方法;還有差點使自己感染第四級病毒 ─ 伊波拉病毒、及發現伊波拉病毒新毒株,深入非洲幾無人跡的叢林,探訪飽受病毒纏身的偏僻村莊;見識愛滋病毒的威力,使人類一一成為犧牲者,找出愛滋病毒傳播途徑,以及為愛滋病毒的歷史找尋源頭;發現「退伍軍人症」的新型傳
播途徑;親身至邊疆地區追尋「克里米亞剛果熱」的擴大之因……。

小記:
當初會有這本書是還在 BRC, Academia Sinica 擔任湯森林老師的助理最後一天,老師送我的當兵前離別禮物

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(11.30.2005) 
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