身体里也有病毒基因:存在于众多生命中

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据国外媒体报道,一项新研究发现,病毒与另一些不是它们宿主的生物也共享着部分基因。该研究的结果发表在近期的《微生物学前沿》(Frontiers in Microbiology)期刊上,进一步证实了病毒可以和多种单细胞生物交换基因,并且是生物多样性的介质。

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人体内的细菌以高于自然界常见的速度相互分享基因,其中一些基因似乎正在旅行

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人类细胞中的DNA 除了由父母遗传而来,还有一些源自其他生物体。图片来源:VITALIY SMOLYGIN/ISTOCK

  • 独立于其微生物宿主 - 从身体的一部分到另一部分,研究人员科学报告期刊上的报道。

这项研究分析了病毒和所有生物域(domain)——从细菌和古菌等单细胞微生物到动物、植物、真菌等真核生物——的蛋白质结构。研究负责人、在美国伊利诺伊大学和巴基斯坦 COMSATS 信息技术学院任职的阿尔沙·纳西尔(Arshan Nasir)说:“我们通常会用病毒与其宿主的关系来定义它们,但这么做就限制了我们对病毒和细胞之间相互作用的理解。”

必发1122 ,你可能并非一个完整意义上的人,至少就细胞内的遗传物质而言是这样。你——以及其他每个人——可能都携带了多达145个基因,而后者来自细菌、其他单细胞生物体以及病毒,并把人类基因组当作了自己的家。

该研究结果是韩国极地研究所高级研究科学家Kyung Mo Kim最初概念化的分子数据挖掘方法的结果。伊利诺伊大学农作物科学和Carl R. Woese基因组生物学研究所教授Gustavo Caetano-Anolls与他的前学生Arshan Nasir合作开发了这种方法,该学生来自巴基斯坦的伊斯兰堡COMSATS大学,他目前是新的洛斯阿拉莫斯国家实验室的杰出研究员。墨西哥。

“近期的研究已经揭示,生物体可以和其他生物体形成合作关系,并以群体生活。例如,许多细菌和古菌都生活在人的体内,组成了人体的微生物群落,”纳西尔补充道。来自伊利诺伊大学香槟分校基因组生物学研究所的农作物学教授 Gustavo Caetano-Anolles,以及韩国极地研究所的高级科学家 Kyung Mo Kim 也参与了此次研究。

这一结论来自一项新的研究,它提供了迄今为止最广泛的证据,表明在生物的进化历史中,来自生命其他分支的基因最终成为了动物细胞的一部分。

这种计算上具有挑战性的方法使他们能够识别水平基因转移的实例,即在有性或无性繁殖之外的生物之间直接转移基因。

一项研究分析了病毒和所有生物域(domain)——从细菌和古菌等单细胞微生物到动物、植物、真菌等真核生物——的蛋白质结构,发现病毒与另一些不是它们宿主的生物也共享着部分基因。

“这一发现意味着生命之树并不是由完美的分支世系构成的一棵一成不变的大树。”这篇新论文的一位作者、英国剑桥大学生物学家Alastair Crisp表示,“事实上,它更像那些亚马逊绞杀植物无花果的一种,所有的根系都纠缠与交错在一起。”

水平基因转移是地球上遗传信息交换的主要力量,Caetano-Anolls说。这些交换使微生物适应和繁殖,但它们对人类健康也很重要。有些细菌不能生活在我们体外,有些细菌不能生存。

据目前所知,感染古菌和细菌的病毒并不会感染真核生物。然而,这些病毒可能会以某些无害的方式与它们不会感染的生物互动。“我们希望通过分析病毒和单细胞生物的基因组,在我们已知的病毒与其宿主的相互作用之外,寻找基因从病毒向细胞转移的可能痕迹,”纳西尔说道。

科学家已经知道水平基因转移——除了亲代向子代遗传之外的遗传信息在生物体之间的流动——在细菌和其他简单的真核生物中是司空见惯的常事。例如,这一过程使得生物体能够迅速共享一组耐抗生素基因,从而适应一种抗生素。

纳西尔说:更好地了解这一现象也将具有重要的公共卫生价值,因为抗生素抗性基因水平传播导致多重耐药病原体的出现已成为全球关注的问题。

研究团队采用一种生物信息学方法对病毒及其宿主生物体的基因组进行了分析。他们并没有把焦点放在会随着世代改变的基因序列上,而是分析了蛋白质的功能部分——折叠子(folds)。每个折叠子——有超过 1400 个折叠子在所有生命域中都存在——都有着独特的三维结构,具有特定的作用形式。研究人员称,由于折叠子对蛋白质功能非常重要,因此即使在编码它们的基因序列因为突变或其他过程而改变时,折叠子依然能保持稳定。“这使蛋白质折叠子成为大范围时间跨度中可以信赖的演化标记,对于突变极为快速的病毒尤为如此,”纳西尔说道。

然而基因是否能够被水平转移到更高等的生物体内——例如灵长类动物——却一直存在争论。就像在细菌中那样,研究人员提出,动物细胞能够整合以脱氧核糖核酸小片段引入或被病毒带入细胞的外来遗传物质。但想要证明人类基因组中有一些DNA最初来自于其他生物体却是非常困难的。

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