支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。 透過購買訂閱，您正在幫助確保未來能夠繼續刊登關於塑造我們當今世界的發現和想法的有影響力的報道。
病毒不易形成化石。但是基因組技術的進步使科學家能夠深入研究病毒及其宿主的遺傳物質，以尋找它們共同進化歷史的線索。
已發現來自逆轉錄病毒的遺傳密碼構成了人類基因組的約 8%，這些遺傳密碼是在複製過程中被複制進來並留下來由我們和我們的後代繼承的。但是非逆轉錄 RNA 病毒不使用宿主的 DNA 進行復制——有些甚至不進入宿主細胞的細胞核。 然而，新的研究已經發現了令人驚訝的證據，表明其中一些病毒與脊椎動物（包括人類和其他哺乳動物）的基因組纏繞在一起。
其中一項新的研究於 7 月 29 日線上發表在PLoS Pathogens上，揭示了過去 4000 萬年來在脊椎動物物種基因組中迴圈的約 80 個病毒遺傳資料示例。
為了發現這些聯絡，該小組對來自所有已知非逆轉錄病毒、單鏈 RNA 病毒家族的 5,666 個基因與 48 個脊椎動物物種的基因組進行了計算機分析。 最匹配的結果屬於兩個病毒組：玻那病毒科和絲狀病毒科，後者包括致命的埃博拉病毒和馬爾堡出血熱病原體。
另一篇最近的論文於 2010 年 1 月發表在《自然》雜誌上，在人類基因組中發現了玻那病毒基因。（《大眾科學》是自然出版集團的一部分。）
之前的研究已經在植物和昆蟲的基因組中發現了病毒片段的證據，但在過去一年中，在脊椎動物中發現這些密碼片段的新發現令許多生物學家感到驚訝。“逆轉錄病毒是人類基因組的很大一部分，但這在某種程度上是可以理解的，因為病毒必須將其物質注入 DNA 才能生存，”費城福克斯蔡斯癌症中心的基礎科學榮譽主任、《PLoS Pathogens》論文的合著者安娜·瑪麗·斯卡爾卡說。 否則，來自非逆轉錄病毒的錯誤遺傳物質可能會在 RNA 複製過程中進入生殖細胞的基因組。 然後，該物質可以透過通常忙於複製自身 RNA 的長散佈重複序列 (LINE) 連線到基因組中。
斯卡爾卡解釋說，當這些不常發生的錯誤發生時，它們可能是有益的、有害的或中性的。“有些 LINE 整合會導致癌症，或者你可以將它們視為為進化提供素材——我們有更多的序列可以在其中進化並最終產生其他基因。”
古老密碼
許多病毒可以進行令人難以置信的快速適應，從而逃避學會識別以前毒株的免疫系統。 但一些研究人員指出，關於這些病毒“化石”的新興資料表明，許多病毒實際上是古老的——並且自其物質整合到宿主基因組以來幾乎沒有改變。
“以前沒有辦法瞭解這些病毒的年齡有多大，”斯卡爾卡在談到這些病毒時說。 但就像追蹤其他生物的進化歷史一樣，基因組分析可以為科學家提供一種評估這些估計的新方法。
新的發現支援塔夫茨大學醫學院分子生物學家約翰·科芬的理論，即玻那病毒科和絲狀病毒科中的病毒“確實非常古老——儘管那些堅定的進化生物學家已經得出結論，認為它們肯定進化得非常快，而且可能[是]非常近期的，”他說。“這顯然是非常錯誤的。” 他引用這項研究和其他最近的研究得出結論，認為這些出血熱病毒中的一些在靈長類動物的進化過程中幾乎沒有變化。
這種時間差異對於那些一直在尋找病毒進化古老證據的研究人員來說既令人興奮，又對那些試圖在當代遺傳密碼中找到這些病毒化石的人員來說具有挑戰性。
“將現代病毒的基因與數百萬年前可能已進入動物基因組的基因相匹配，這是一個巨大的挑戰，”斯卡爾卡說。“這些 RNA 病毒進化得非常非常快，而且它們變化得非常非常快——因此，你找到存在於 4000 萬年前的病毒的可能性可能非常低。”
儘管最近的分析已經發現了幾個確定的病毒匹配，但許多研究人員認為，可能還有更多的病毒物質隱藏在我們的基因組中。“所有病毒都會產生信使 RNA，因此似乎很有可能還有許多其他病毒可能已被 LINE 拾取並整合進來，”斯卡爾卡說。 然而，其他的可能更難找到。 “它們可能進化得太快了，以至於我們不再認識它們了。”
經過審查的病毒
斯卡爾卡說，由於這些片段已經在脊椎動物基因組中存在了大約 4000 萬年，“擁有它們可能存在一些選擇性優勢。” 她特別指出，對於玻那病毒科和絲狀病毒科，“這些病毒一定有一些特別之處”，才能讓它們存在這麼長時間。
斯卡爾卡推測，這兩個病毒組的進化速度也可能更慢。 其中一個原因可能是因為它們已經與儲存宿主物種（例如蝙蝠）找到了快樂的平衡，從而促進了相對的停滯狀態。
科芬說，這種理論“非常誘人”。 “我認為這完全有道理[但]顯然需要一些實驗驗證。”
它們更頻繁地出現在脊椎動物基因組中的其他可能性是，它們可能與生殖細胞有特殊關係，或者具有更容易被 LINE 元件識別的 RNA——因此更容易被複制和剪接到宿主的遺傳密碼中。
遺傳免疫
斯卡爾卡解釋說，儘管出血熱毒株可能對許多人類和動物是致命的，但這些病毒遺傳學也可能正在賦予其宿主一些保護。 來自這些整合病毒序列的 RNA 可以與入侵病毒的 RNA 結合並將其破壞，或者來自這些密碼片段的蛋白質可能與入侵病毒相似，但又足夠不同，以“擾亂整個複製週期”，她說。
下一步的一些工作將是嘗試在動物基因組中找到更多這些病毒化石。 隨著越來越多的基因組被測序，分析工具變得更加高效，科芬預計“更古老——因此也更加分化——的東西將更容易找到。”
但真正的訣竅將是試圖弄清楚這些遺傳遺蹟在基因組中正在做什麼。“就基因組中的逆轉錄病毒而言，”科芬說，“它們賦予的好處與病毒無關，”他指出一種逆轉錄病毒基因已被發現有助於胎盤生長。“它們只是宿主發現對一種或另一種功能有用的基因。”
斯卡爾卡和她的團隊希望揭示這些非逆轉錄病毒基因是否也是如此，她說。“我們想知道這在人類身上有什麼意義。”