基因決定了每一個(gè)生物的性狀，也造就了獨(dú)一無二的你。然而不得不承認(rèn)，人與人之間基因的相似度高達(dá) 99.9%，我們的那些獨(dú)特性僅占龐大基因組中的 0.1%。

　　基因水平的研究揭示了人類和動(dòng)物其實(shí)共享了很大一部分基因：人和黑猩猩的基因相似度高達(dá) 96%，人和貓的基因相似度也可以高達(dá) 90%。微生物這一大類群在基因上可以說打了一個(gè)翻身仗，據(jù)研究顯示，人類與酵母菌的基因有 46% 的同源。這些相似的基因在不同的生物體中執(zhí)行類似的功能，因此也不難理解為什么會(huì)有如此高的相似性。

　　然而有數(shù)據(jù)表明，人類基因組中有多達(dá)8% 的序列來源于遠(yuǎn)古病毒。眾所周知，病毒最喜歡白嫖，它們靠宿主細(xì)胞生活，用宿主細(xì)胞的能源與原材料給自己復(fù)制遺傳物質(zhì)完成繁衍。人類基因組中的這么多病毒基因難道會(huì)有什么作用嗎？

　　在很長一段時(shí)間里，研究人員將這些序列稱為垃圾 DNA（junk DNA），但是現(xiàn)在看來這些來自遠(yuǎn)古病毒的基因不僅有作用，而且倘若沒有它們，就可能沒有現(xiàn)在的我們。

　　01

　　2016 年美國密歇根大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究者在篩查了 2500 份人類基因組后，發(fā)現(xiàn)了 36 種“潛伏”在人類基因組中的病毒基因，其中有 19 種是之前從未見過的、新確認(rèn)的來自病毒的 DNA 片段。在數(shù)百萬年前，這些病毒侵入了人類祖先，并且將自己的遺傳信息整合到人類基因組中，開啟了漫長的潛伏之路。

　　病毒的名字與行為都給人一種“聞風(fēng)喪膽”的感覺。人類與病毒是兩種截然不同的生物，那么又是如何在基因水平產(chǎn)生交流的呢？首先我們要先認(rèn)識(shí)一下基因。

　　基因的世界不像人類世界那么復(fù)雜，沒有因?yàn)槲锓N的不同而形成所謂的“方言”。全世界的生物——動(dòng)物、植物、微生物以及不具有典型細(xì)胞結(jié)構(gòu)的病毒，都共用一套遺傳體系：所有生物的遺傳物質(zhì)都是 DNA（脫氧核糖核酸）或者 RNA（核糖核酸）。

　　DNA 由四種脫氧核糖核苷酸（A、C、T、G）組成，而 RNA 則由四種核糖核苷酸（A、C、U、G）組成。大自然的智慧在于，它不會(huì)為每一個(gè)生物量身定做核苷酸，而是所有的生物共用一套核苷酸，不同的遺傳信息則體現(xiàn)在四種核苷酸的排列順序上。

　　這就好比英文里只需要 26 個(gè)字母，就可以根據(jù)不同的排列組合創(chuàng)造出成千上萬個(gè)單詞，人的核苷酸與其他動(dòng)物、植物甚至微生物的核苷酸本質(zhì)上并沒有差異，生物之間的差別主要是通過核苷酸不同的排列順序體現(xiàn)。

　　而基因呢，其實(shí)指的就是這樣一段核苷酸序列。所以一個(gè) DNA 或者 RNA 上可以有若干個(gè)基因。這對生物來說有一個(gè)好處，就是方便基因突變以及基因交流。只需要插入或剪切掉部分核苷酸或者改變核苷酸的種類，就有可能創(chuàng)造出表達(dá)新性狀的基因。

　　生物遺傳信息的傳遞遵循著中心法則，即遺傳信息可以從 DNA 傳遞給 RNA，再由 RNA 傳遞給蛋白質(zhì)，從而完成遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯，同時(shí) DNA 也可以自我復(fù)制，所有有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物基本就遵循這樣簡簡單單的套路。直到病毒的出現(xiàn)，人們發(fā)現(xiàn)原來 RNA 也可以自我復(fù)制，甚至能夠逆轉(zhuǎn)錄出 DNA 鏈。

　　我們熟悉的艾滋病病原體 HIV 就是一種逆轉(zhuǎn)錄病毒。我們都知道病毒很強(qiáng)盜，自身只有核酸及必要的蛋白質(zhì)，必須能依靠宿主細(xì)胞才能生存，而且用宿主細(xì)胞的原材料及能量服務(wù)于自己的繁殖，最后沒準(zhǔn)還要摧毀細(xì)胞。

　　逆轉(zhuǎn)錄病毒其實(shí)更加猖狂，它們進(jìn)入宿主細(xì)胞后，首先用自身攜帶的 RNA 作為模板，在自己攜帶的逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，轉(zhuǎn)錄為雙鏈 DNA，隨后將這段雙鏈 DNA 直接整合到宿主細(xì)胞的基因中，構(gòu)成原病毒。于是它就能夠隨著宿主細(xì)胞的復(fù)制而復(fù)制。

逆轉(zhuǎn)錄病毒感染細(xì)胞，并整合到細(xì)胞最后形成子代的過程

　　如果這些逆轉(zhuǎn)錄病毒恰好進(jìn)入了人類的生殖細(xì)胞精細(xì)胞或者卵細(xì)胞中，那么這段來自于病毒基因的衍生物就能隨著人類的繁衍生息遺傳下來，最終出現(xiàn)在現(xiàn)代人類的基因組中。我們現(xiàn)在稱之為內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒（ERV）。

　　02

　　就像我們所關(guān)心的，這些內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒會(huì)不會(huì)在某一天被激活而開始感染人類呢？

　　大多數(shù)內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒在數(shù)十萬年的演進(jìn)過程中，由于突變的積累以及重組而不再具有轉(zhuǎn)錄表達(dá)的能力，它們可以看作是死去很久的病毒的殘余。然而美國密歇根大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員新發(fā)現(xiàn)的 19 個(gè)新的內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒中，有一個(gè)包含了一種病毒的完整基因信息。也就是說，根據(jù)這些基因片段，有可能制造出具有傳染性的病毒。這個(gè)完整的原病毒出現(xiàn)在X染色體上，被命名為 Xq21，是目前已知的第二種潛藏在人類 DNA 中的完整原病毒。

　　且不說這些還停留在假說與實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的想法，目前研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些“垃圾 DNA”在肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥（ALS）、多發(fā)性硬化癥等神經(jīng)退行性疾病，甚至癌癥中發(fā)揮著一定的作用。

肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥，也被稱為漸凍人癥

　　比如人類內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒（HERV）中最活躍的一個(gè)家族 HERV-K（HML-2）可以產(chǎn)生病毒蛋白，并且與肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥（ALS）相關(guān)；而其中的另外兩個(gè)家族 HERV-W、HERV-Fc 則與多發(fā)性硬化癥有關(guān)。

　　不過這些不速之客并非對人百害而無一利，最典型的例子要數(shù)哺乳動(dòng)物胎盤的形成了。合胞素（Syncytin）與胎盤形態(tài)發(fā)生中的細(xì)胞滋養(yǎng)層到合胞體滋養(yǎng)層的分化過程十分相關(guān)。合胞體滋養(yǎng)層對胎兒與母體之間的營養(yǎng)物質(zhì)和廢物交換是至關(guān)重要的，同時(shí)它還能夠阻斷母體免疫細(xì)胞的入侵，防止胎兒的免疫排斥。

　　而 Syncytin 起源于病毒蛋外殼上的一個(gè)蛋白質(zhì)，它可以與宿主細(xì)胞膜上受體結(jié)合，使得病毒能夠進(jìn)入細(xì)胞。而現(xiàn)在人類利用這種物質(zhì)連接母體與胎兒，促成營養(yǎng)物質(zhì)與廢物的交換。

　　人類內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒對人生長發(fā)育的影響不止于此。加拿大和新加坡的聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)其下的一類 HERV-H 家族與人類干細(xì)胞的多能性也密切相關(guān)。

　　研究人員利用抑制 HERV-H 的 RNA 對人體干細(xì)胞進(jìn)行處理。他們發(fā)現(xiàn)，干細(xì)胞只能長為與結(jié)締組織中常見的成纖維細(xì)胞類似的細(xì)胞，同時(shí)抑制 HERV-H 也抑制了多能性所必需的蛋白質(zhì)的生產(chǎn)。

　　有些人類內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒還能夠“誘導(dǎo)”胚胎干細(xì)胞的分化。準(zhǔn)確地說，HERV 在胚胎發(fā)育過程中的表達(dá)也具有階段特異性與細(xì)胞群特異性。在胚胎發(fā)育的不同階段，不同的人類內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒表達(dá)程度是不同的；而在同一階段的不同細(xì)胞群中，比如囊胚期時(shí)的上胚層細(xì)胞與非上胚層細(xì)胞中，不同的 HERV 在表達(dá)量上也有差異。

上胚層

　　其實(shí)不僅人類的基因組中存在內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒，在其他的動(dòng)物中，ERV 同樣十分重要，比如與綿羊肺腺瘤病毒相關(guān)的內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒，在綿羊妊娠早期，即胚胎開始發(fā)育期發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。

　　03

　　從我們的基因組信息中可以看到，人類與病毒的“斗爭”從來都沒有停止。據(jù)估計(jì)，現(xiàn)代人類出現(xiàn)后距現(xiàn)在最近的內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒感染，發(fā)生在距今大約兩百萬年的時(shí)候，這些內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒基因保存的比較完整，現(xiàn)在依舊比較活躍，仍然具有一定的潛在感染性，我們稱這些病毒基因?yàn)?HERV-K（HML-2）。

　　可以說內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒在某種程度上促進(jìn)了生物的演化，比如胎盤的產(chǎn)生。神奇的是，人類與一些猩猩、猴子等靈長類具有相同的 Syncytin，從而促進(jìn)了胎盤的形成，可以猜測帶有 Syncytin 的遠(yuǎn)古病毒侵染了我們的共同祖先，但是小鼠合胞體的形成確實(shí)來源于另外的病毒。

　　而其他哺乳動(dòng)物如狗、貓?bào)w內(nèi)新的合胞體的發(fā)現(xiàn)，是否說明這些不同的宿主感染不同病毒后，反而都進(jìn)化出了胎盤？即使不同動(dòng)物的胎盤結(jié)構(gòu)有所不同，這也是一個(gè)十分神奇的進(jìn)化現(xiàn)象。

　　除了胚胎發(fā)育上的各種優(yōu)化，遠(yuǎn)古病毒也給予現(xiàn)代人類一定的抵御病毒的能力。遠(yuǎn)古病毒的這些行為看起來比有情人終成兄妹更加狗血——你的死敵把祖?zhèn)骰蚪o了你，只是為了讓你更好地活著。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的狗血的亿年羁绊：病毒把祖传基因写入我们体内，却让我们更好地活着的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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