《国家科学评论》发表的论文《关于SARS-CoV-2的起源和持续进化》发现新冠病毒SARS-CoV-2毒株已发生突变,且多是近期产生的。
论文通过对103个新冠病毒全基因组分子的进化分析发现,新冠病毒已演化出L和S两个亚型,发生了149个突变点。论文截图
S亚型与来自蝙蝠的冠状病毒更接近,更古老,攻击性也更弱,占比更低,约为30%。
L亚型的侵略性、传染性更强,占比也更高,约70%。在武汉疫情爆发初期,L亚型病毒更为普遍,但恰恰因为其侵略性、传染性强,L亚型病毒被人为压制得更厉害,使其在今年1月初之后有所减少。
假如不是突变后的L亚型新冠病毒如此猖獗,我们也许现在都没发现新冠肺炎的可怕。但对于病毒突变,人类也不必谈之色变,突变对病毒来说实在太正常。特别是RNA病毒,简直就是为变而生。
变中求生的RNA病毒
与我们不同,病毒喜欢变异,特别是RNA病毒。
人体细胞中有一种酶,专门负责对复制中的DNA纠错,来保障基因的稳定性。即使这样,人类还是有发生基因突变的情况。
病毒作为只有蛋白质外壳和里面包裹着的核酸(DNA或RNA)组成的简单“生物”,没有专门修复DNA错误的酶,就容易发生突变。
RNA病毒善打''闪电战'',迅速在宿主体内复制大量(高浓度)病毒,使宿主因急性感染打喷嚏、咳嗽、呕吐、流血、腹泻泄出病毒,感染其他受害者,并在宿主的防御系统能击退它们之前''跑路'',然后销声匿迹。
由于基因突变率极高,且变幻无常,RNA病毒的自我繁殖的能力有限,一旦超过这个限制,病毒自己就会因变异率出现太多错误使得自己停止自我复制,这就是艾根悖论。受艾根悖论的束缚,RNA病毒只能通过制造大量的病毒变种来弥补它们的错误、单一性和不稳定性,从而实现及早传播和频繁传播的目的。
也正是由于复制错误和基因不稳定,RNA病毒可以产生很多变种。多数情况下,病毒的''72变''纯属瞎折腾,其变异效果就如同人类多长颗牙齿或手指那样,对战斗力毫无帮助。有些病毒的变异,就像人类的基因突变疾病一样糟心,历史上有些疫情的消失都是靠病毒的变异自我毁灭。也有极少的一小撮病毒,会获得如同开挂的''超能力''使它们迅速进化,就像L亚型的新冠病毒,侵略性、传染性俱佳,一下子被人类盯上,给予重点打击。
与人类''厮杀''过的病毒也会逐渐收敛,病毒不是敢死队,它们和人类一样有一个繁荣昌盛的愿望。病毒四大生存挑战:
1.怎样转移到下一个宿主
2.怎样进入宿主细胞
3.怎样利用宿主细胞实现自我复制
4.怎样脱离宿主细胞和宿主
当它们适应了人类后,也会逐渐变得''温柔'',并期望与人类实现长期共存。
病毒之所以''善变'',也是为了更好的''融入我们''。说到融入,只能在人与人之间横向传播的新冠病毒还差得远。那些会垂直传播的病毒才是真正融入我们生命的病毒。
融入生命的内源性逆转录病毒
比起在人与人间横向传播的病毒,垂直传播的逆转录病毒能把自己刻录到宿主的DNA里,让宿主“自觉”为自己世代传播病毒。
这不就是母婴传播吗?垂直传播比母婴传播强悍,父婴传播也行得通。下面我们就通过鸡看看垂直传播的病毒。
20世纪60年代,科学家对一种致癌病毒进行了深入的研究,这种病毒叫禽白血病病毒的逆转录病毒。
和普通病毒一样,逆转录病毒也在趁宿主细胞分裂时生产新病毒,但逆转录病毒还有种“超能力”,能在自己插入细胞的位置合成蛋白质,当逆转录病毒在身体里乱跑,并插错地方,并合成蛋白质时,这个地方就会形成肿瘤,还可能导致癌变。
令科学家们困扰的是,在从未与病毒接触的健康鸡血液中,也能找到禽白血病病毒的蛋白质。这种携带病毒蛋白质的健康母鸡生下的小鸡很健康,但还是携带这种蛋白质。
这些病毒蛋白从哪里冒出来的?
病毒学家罗宾·韦斯(Robin Weiss)猜测,禽白血病病毒可能通过变异,转化成无害的组成部分并嵌入了鸡的遗传基因,所以健康的鸡也会携带病毒蛋白。他从健康鸡身上取了一些细胞,用能引发突变的化学物质和辐照来处理这些细胞后,突变的细胞果然又释放出了禽白血病病毒。
因为这种病毒不是通过外界感染,而是由生物内部产生,所以科学家称其为——内源性逆转录病毒。
突变让逆转录病毒把自己嵌入宿主的遗传基因,之后宿主身上每颗细胞都带着病毒的遗传信息。这种传播方式,比自己拼命找宿主、找突破口、找自我复制方式、找脱离途径的新冠病毒轻松多了,还不用被宿主的免疫系统追杀。
哪天受点“刺激”再突变一次,人家又是最致命的病毒,这也是健康个体罹患癌症的方式之一。
那人类身上有没有内源性逆转录病毒?别担心人身上不止有,而且数量惊人。
早在数千万年前内源性逆转录病毒就入侵了灵长类祖先的基因组,经过数百万年的演化,现在平均每个人的基因组中携带了近10万个内源性逆转录病毒的DNA片段,占到人类DNA总量的8%(人类基因组中负责蛋白质编码的基因,才占总量的1.2%)。
不管人类想不想,病毒已经与我们共存很久了,人类本身就是行走的病毒博物馆 。
现在科技如此发达,我们能不能去掉这些该死的病毒基因?能!但劝你不要这样做,因为没有病毒人类连活着出生都做不到。
没有病毒的人类会是什么样子
经历过疫情的人们总会觉得,人类与病毒是你死我活的仇敌关系,即便病毒通过变异找到与人类和谐共处的途径,人类的内心也是拒绝的。但从基因上看,人类早就与无数病毒融合过了。
我们每个人就接受过病毒的帮助。
每个人出生前,都是通过胎盘从妈妈体内获取营养的,而胎盘就是靠病毒输送营养的。
1999年,让—吕克·布隆(Jean-Luc Blond)发现了一种名为合胞素(syncytin)的蛋白质。这种蛋白质只出现在胎盘里,能让细胞黏着在一起。并让分子在细胞之间顺畅地流通。这个蛋白质就是由一种名为HERV-W的人类内源性逆转录病毒合成的。
憎恨病毒基因的人当然可以删除这段基因,科学家就做过类似试验,他们删除了小鼠的合胞素基因,结果小鼠的胚胎没有一个能活到生出来。没有合胞素蛋白的帮助,胚胎就无法从母亲体内吸收营养。
我们身体里有些病毒基因确实是健康隐患,但它们存在的正面价值更高,只是我们还没有全面了解。就像现代城市的道路,可能因为车祸等意外带来危险,但没有人因为害怕这种危险而放弃使用道路,因为它太便利。更不会有人因害怕车祸,每天郁郁寡欢,这不值得。
无论我们精神上愿不愿意,肉体早与病毒你中有我,密不可分。没有病毒,人类甚至不会变成现在的样子。
病毒不是生病的橡皮擦,它更像生命基因的工程师。人类的基因能如此出众,正是由于病毒这个“工程师”近亿年的修改,变异也许就是这位基因工程师的灵感。