如果不是病毒天然转基因,你根本无法出生在这世上

陌生人和你的 DNA 之间的差别平均只有0.1%,人类和近亲黑猩猩的 DNA 的差别只有1.2%。这很容易让我们产生一种错觉:我们身体里的基因都是人类独有的。






直到最近20年我们才发现,这种想法实际上是个巨大的幻觉,我们身体里有不少来自其他生物的基因。


猜一猜,人类和病毒有什么亲缘关系?


你或许会想,不会有关系吧,人类是多细胞生物,病毒连是不是生命都成问题,人和病毒能有什么亲缘关系呢?


可是你知道吗,人类基因组的8%都是来自病毒的 DNA 片段,它们的数量大概有10万个。其中的一些来自病毒的基因,对于人类乃至哺乳动物的繁衍至关重要。


大多数这些病毒 DNA 都属于一类特殊的病毒——逆转录病毒。听名字有点耳熟是吧,让人闻风丧胆的艾滋病病毒 HIV 也属于逆转录病毒哟。


逆转录病毒会入侵宿主的细胞,然后把自己的基因插到宿主的 DNA 里实现寄生。通过“篡改”宿主基因蓝图的方式,这些病毒基因参与了宿主细胞的日常,并创造出自己的副本。



如果逆转录病毒钻到了卵子或者精子里面,那么宿主的下一代就可能也携带着它们。一旦某个逆转录病毒被宿主一代代地遗传下去,它们就变成了内源性逆转录病毒(endogenous retrovirus)。


其中最引人深思的,就是一种使你成为哺乳动物,并且顺利降生的内源性逆转录病毒基因。






哺乳动物区别于其他动物的特征就是胎盘。


6500万年前,你的祖先,同时也是所有哺乳动物的祖先长得就像一个老鼠。你的祖先在地下活动,昼伏夜出。不过,它还没有成为真正的哺乳动物,因为它还没有胎盘。






后来胎盘的出现,就和逆转录病毒有密切的联系。故事要从90年代说起。


你可能听说过90年代风风火火的人类基因组计划(the Human Genome Project)。当时,测序技术已经比较成熟,野心勃勃的科学家们用测序技术测定了人类染色体中所有的核苷酸序列,试图破译人类的所有遗传密码。






1997年,生物技术公司 Genetics Institute 的分子生物学家 John McCoy 和 Steve Howes 利用人类基因组计划的成果,发现了合胞素(syncytin)这种长得像病毒蛋白质,干的事情也像病毒蛋白质的物质。


实际上,合胞素和一种叫做三聚体包膜糖蛋白(env)的病毒蛋白质几乎一摸一样。而这个 env 的功能就是**宿主,让病毒和宿主细胞融合。而制造合胞素的基因,正是来自古老的逆转录病毒。


更奇怪的是,他们发现这种奇怪的蛋白质并不是别人制造的,而恰恰是胎盘自己造出来的。他们把这个研究发表在了2000年的《自然》(Nature)上。


原来,在***卵子和你爸的精子合二为一(受精)的一周后,你的一个初级版本——胚泡(blastocyst)就会在子宫上制造胎盘。合胞素就是胎盘和母体直接接触的那层细胞分泌的。






胚泡(那个圆球状的东西)




胚泡(那个圆球状的东西)


这些胚胎外层的细胞叫做合胞体滋养层(syncytiotrophoblast),没有它们分泌的合胞素,你就不能粘住你妈,也不能从你妈身体里吸收营养,生长发育更是无从谈起了。


可以说,是合胞素分配给你访问和调***资源库的权限。






人类胎盘的合胞体滋养层(右图中蓝色)


人类胎盘的合胞体滋养层(右图中蓝色)


不仅是人类,所有哺乳动物都有制造合胞素的基因,只不过大家的版本不同。黑猩猩和大猩猩还有猴子具有和人类相同的合胞素基因(syncytin-1 和 syncytin-2),携带这种基因的逆转录病毒在大约2500-4000万年前感染了灵长动物的祖先。McCoy 说,“哺乳动物演化中的分水岭就是对合胞素病毒基因的成功捕捉。”


你看懂了吗?


哺乳动物的祖先遇见了某个逆转录病毒,逆转录病毒表示要进来参观参观,你的祖先就顺水推舟,“当初是你要进来,进来就进来”,巧妙地利用了它产生的蛋白质突破宿主防火墙的功能,演化出了被服务器授权访问的胎盘。






如果病毒基因出问题了,会怎样呢?


2009年,法国国家科学研究中心 (CNRS)的病毒学家 Thierry Heidmann 和小伙伴发现,如果把合胞素的基因从小鼠的染色体中敲除,那么小鼠的胚胎就会在受精11-13天后挂掉,因为它不能从母亲那里吸取营养,相当于是饿死的。


美国塔夫兹大学的病毒学家 John M. Coffin 说,“没有合胞素,哺乳动物的进化就会截然不同。”


不过,帮助你生而为人的病毒蛋白质可不只有合胞素一种。实际上,在你的胚胎发育时期,你身体里的内源性逆转录病毒非常活跃,天天开 party,制造了大量病毒蛋白质。






一些研究发现,这些来自病毒的蛋白质帮你造出了身体组织。而随着低阶版本的你发育成熟为高阶版本,这些病毒基因就被过河拆桥,逐渐关闭了。


所以说,胚胎时期的你,比现在的你更像病毒。


昆士兰大学的病毒学家 Paul Young 说,“从现在的眼光看,物种之间的界限并不分明。我们研究得越多,就会发现生物之间有许多重合。”


牛津大学的病毒学家 Aris Katzourakis 也同意这个观点,“这些发现改变了我们看待人类这个物种的方式。我们和病毒一直在交换着 DNA,你也可以说我们被病毒渗透了。”


Katzourakis 的研究还发现,人类基因组曾经经受了逆转录病毒的31次入侵,并把它们俘获同化,封存在我们的身体里。


不敢想象那31次逆转录病毒和人类祖先的大战是什么样的情景,可能像大面积 HIV 爆发吧。


不过说真的,到底是我们的祖先赢了,还是这31支病毒的残部赢了,真不好说。我们自以为聪明地驯化了病毒,利用它们传宗接代。但从病毒的角度讲,人类或许就像中了挖矿病毒的机器,消耗自己的 CPU 为别人跑程序而已。

楼主 尼龙菌  发布于 2019-11-27 09:12:00 +0800 CST  


楼主 尼龙菌  发布于 2019-11-27 11:06:00 +0800 CST  
1500万年前,猿类种群里出现了罗伯逊易位,2条染色体合成了人类祖先的2号染色体,罗伯逊易位改变了激素分泌。造成了幼态持续。也改变了FOXI3基因的表达建少了毛发的表达长度。
1000万年前,人类、黑猩猩和大猩猩全部起源于一种未知的已灭绝猿类。在这一祖先体内,一种名为RNF213的基因开始快速进化。这或许促使颈动脉变宽推动血液进入大脑。在人类中,RNF213的突变会引发烟雾病,也就是动脉变窄的问题。


1200万年到700万年以前,人类基因开始改变:我们的祖先从700多万年以前与他们的黑猩猩亲属分离开。起初他们看起来相似,但是他们的细胞内已经发生了变化:ASPM基因和ARHGAP11B基因开始变化,同时变化的还有HAR1区。我们尚不清楚发生了什么变化,但是HAR1和ARHGAP11B参与了大脑皮层的生长。
700万年前,进入大脑的能量:在人类与黑猩猩的进化路线分离后,两种基因就出现了突变。SLC2A1和SLC2A4都制造出能传递葡萄糖出入细胞的蛋白质。这种调整让葡萄糖离开肌肉进入早期的人类大脑。葡萄糖随后就能够对大脑产生推动作用,让它们长的更大。
700万年前,额外的灵巧:我们的双手非常灵巧,能让我们制造出色的石制工具和写字。这或许部分源自于名为HACNS1的DNA,从人类与黑猩猩祖先分离后它就快速进化。我们不知道它的作用,但随着它的进化活跃在我们的手臂和双手中。
530万年到240万年以前,更大的脑容量:与其它类人猿相比,人类不具备强大的撕咬能力,因为我们的颚肌很脆弱。这似乎很大程度上源自MYH16基因的突变,这种基因控制着肌肉发育。较小的嘴巴有可能我们的大脑生长空出了更大的空间。
320万年到250万年前,智力基因:一种名为SRGAP2的基因复制了3次。结果我们的祖先拥有了几种基因副本,其中一些能够自由的进化。其中一种突变的基因结果比原始基因更加优秀。这似乎导致我们的脑细胞挤出更多的突起,使它们联系的更加紧密。
50万年以前,更多的言语:部分人中的一种FOXP2基因出现了突变,导致他们理解了语法并说出词语。这表明FOXP2基因对于学习和使用语言是非常关键的。现在的FOXP2基因是从我们人类和尼安德塔人的共同祖先进化而来的,尼安德塔人的FOXP2基因看起来与我们的一样
10万年前,增强的唾液:你的唾液中含有一种名为淀粉酶的生物酶,它是由AMY1基因制造的。祖先是农民的现代人类与祖先仍然是采集狩猎者的人相比,拥有更多的AMY1副本。这种消化能力的提高,或许帮助我们开始农耕、定居和组建现代社会。

楼主 尼龙菌  发布于 2019-12-02 09:37:00 +0800 CST  

楼主:尼龙菌

字数:3358

发表时间:2019-11-27 17:12:00 +0800 CST

更新时间:2020-06-30 18:28:45 +0800 CST

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