逆轉錄病毒可能在大約五十億年前進化而來，這使得這個 在醫學上 和經濟上都非常重要的病毒群比科學家之前認為的要老五倍。
這項發現基於1月10日發表在《自然·通訊》上的一項分析，表明逆轉錄病毒與它們的脊椎動物宿主一起從海洋遷徙到陸地。研究人員使用新的數學技術來計算一類古老的逆轉錄病毒（稱為 泡沫病毒）的年齡，這類病毒感染的物種從狐猴到魚類不等，他們推斷出逆轉錄病毒最早在4.6億至5.5億年前進化而來。
“這些病毒與脊椎動物本身一樣古老，比我們所知的任何其他病毒都古老，”英國牛津大學古病毒學家、研究合著者 Aris Katzourakis 說。
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直到現在，科學家們還沒有工具來計算如此古老的病毒的年齡，因為病毒基因中自然積累的突變掩蓋了微生物的早期歷史。
“你可以在短時間內看到逆轉錄病毒的快速進化，但這是它們已經存在數億年的新證據，”亞利桑那大學圖森分校的進化病毒學家 Michael Worobey 說。“我們正面臨著確定它們年齡的能力的極限。”
回到過去
許多病毒將其基因組的副本插入到宿主的 DNA 中，而逆轉錄病毒尤其擅長這樣做。如果宿主將病毒基因組傳遞給它們的後代，那麼病毒實際上就成為了動物遺傳密碼的一部分，並且可以隨著時間的推移而傳遞下去。科學家們已經對越來越多的動物基因組進行了測序，發現了越來越多的這類逆轉錄病毒。大約 8% 的 人類基因組由逆轉錄病毒元件組成，儘管隨機突變已使其中許多元件失去活性。
Katzourakis 此前已確定逆轉錄病毒 感染哺乳動物 至少已有 1 億年，2012 年發表的一項研究暗示它們可能更古老。為了解決這個問題，他轉向了泡沫病毒。泡沫病毒因其能夠使受感染的培養細胞看起來像浸泡在泡泡浴中而得名，它們感染來自非常不同譜系的動物。這使得這些病毒成為研究逆轉錄病毒古代史的理想選擇，因為可以透過動物宿主基因組中病毒基因的痕跡，在多個動物群體中研究它們的歷史。
通常，科學家透過使用突變率來計算兩個生物體最後一次共享共同祖先的時間，從而構建進化樹。突變越多，兩個物種分歧的時間就越長。但是，當 Katzourakis 嘗試對來自 36 個爬行動物和兩棲動物譜系的泡沫病毒序列進行此操作時，他遇到了障礙，這些譜系的祖先可能是最早感染逆轉錄病毒的動物。
追蹤突變
當科學家們研究較長時間跨度的病毒進化時，他們注意到，他們一直用來計算突變率的數學公式使得病毒進化看起來好像已經減慢了速度。實際上，病毒在任何時間段內的進化速度都大致相同。因此，Katzourakis 建立了一個數學公式，幫助他解釋病毒基因在遠古時期的進化速率的這種明顯差異。這項分析使 Katzourakis 和他的合著者、牛津大學古病毒學家 Pakorn Aiewsakun 能夠將逆轉錄病毒的年齡追溯到動物從海洋出現到陸地的時候。
華盛頓州西雅圖市弗雷德·哈欽森癌症研究中心的逆轉錄病毒學家 Michael Emerman 說，理解鎖定在動物基因組中的逆轉錄病毒對於理解病毒的進化以及脊椎動物的進化至關重要。
比較不同物種基因組中的各種病毒，可以讓研究人員更多地瞭解新物種何時出現。“這是一篇非常好的論文，它利用了幾乎每種動物都有逆轉錄病毒這一事實，以及它們的進化與這些病毒一起發生，”他說。“在不考慮病原體進化的情況下，你無法考慮物種的進化。”
本文經許可轉載，於 2016 年 1 月 10 日首次釋出。