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研究細菌和病毒的一大好處是,可以透過將它們放入冷凍室使其進入假死狀態。這對於研究人員來說很方便,這意味著樣品可以在實驗之間輕鬆儲存。在冷凍室中有效的方法在天然冰中也有效,研究人員最近從西伯利亞永久凍土中復活了一種巨大的3萬年曆史的病毒。
這種病毒是透過使用變形蟲棘阿米巴作為誘餌發現的。將變形蟲與永久凍土樣品一起孵育,以觀察是否有病毒會在內部生長。不僅病毒生長了,而且還用光學顯微鏡觀察到了它們!在光學顯微鏡下,它們呈現為小的點狀顆粒。用電子顯微鏡進行的進一步分析顯示,該結構長0.0015毫米,周圍環繞著包含垂直線的厚膜。
變形蟲棘阿米巴已經是另外兩種大型病毒:巨病毒和潘多拉病毒的感染宿主。在永久凍土中發現的古老病毒似乎屬於第三種病毒型別,研究人員將其命名為皮託病毒。儘管皮託病毒的體積很大,但其基因組並不巨大——僅有600kb,這與小得多的病毒相當。
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皮託病毒不影響宿主變形蟲的DNA,而是在細胞質內複製自身。在病毒膜的末端有一個類似軟木塞的“塞子”,在上圖中的膜中顯示為淺色斑塊。一旦病毒感染其宿主,這個塞子就會丟失,使得宿主細胞質與病毒DNA混合。宿主細胞質的一個區域清除了內部結構,形成了一個病毒製造工廠。在這個空間內,新的病毒膜形成,並被內部複製的病毒DNA構建起來。這些聚集在變形蟲內部,直到最終細胞破裂,釋放出新的巨型病毒。
這種病毒是迄今為止復活的最古老的感染真核生物的DNA病毒,雖然它仍然有效令人興奮,但也提出了關於永久凍土下可能隱藏著什麼的其他重要問題。病毒和細菌在冷凍後都會進入假死狀態,隨著鑽探、採礦和全球變暖,很有可能釋放出更多病毒和細菌,其中一些處於存活狀態。雖然感染變形蟲的病毒不會感染人類。研究它們可以讓我們瞭解在古老冰層下可能潛伏著什麼。
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參考文獻 1:Legendre, M. et al. 2014 Proc. Natl Acad. Sci. USA 111:11:4274-4279