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一個公眾號的態(tài)度

基因共享

無論是從生物學(xué)還是社會學(xué)上講，一個人的基因都被視為他的“身份證”，是獨一無二的。

往小的說，通過分析比對他的基因，可以看破他到底是誰，和哪些人有血緣關(guān)系。

往大的說，每個物種都可以以自身基因的獨特之處來作為區(qū)分自己和其它物種的標(biāo)志。

既然基因的獨特性在物種和個體層面都有標(biāo)識身份的作用，那么試問，如果一個人的基因被某種力量修改，那他還是原先的那個人嗎？

還有，如果人類通過技術(shù)手段，人為組裝了一組基因（比如說人造病毒），這算是創(chuàng)造了新生命嗎？

從社會和哲學(xué)的角度上講，這是個很復(fù)雜的問題，本系列只是關(guān)于介紹病毒的文章，沒有能力去解答這個難題。

之所以提出來，是為了說明上述問題并非只存在于科幻作品中，而是在現(xiàn)實世界中大量存在的。

不管我們有什么看法，總歸還是要面對事實。

在《病毒簡史系列（六）》里面說過：

病毒感染細(xì)菌，利用它來為自己復(fù)制基因，通常情況下兩者的基因互不影響。

但有時，兩者的基因可能會混在一起。

于是，病毒得到了細(xì)菌的基因，細(xì)菌得到了病毒的基因，它們都發(fā)生了改變。

這個事實人類很早就已經(jīng)認(rèn)識到了：

細(xì)菌基因組中絕大多數(shù)DNA就是病毒引入的，細(xì)菌似乎沒有自己獨立的身份，像是一個拼接的怪物。

但長期以來，人類一直以為這種事情跟自己好像沒什么關(guān)系，這是在微生物之間才會發(fā)生的。

但現(xiàn)在我們已經(jīng)明白事情并非如此，人類基因組里面其實有大量病毒基因的痕跡，數(shù)量成千上萬。

對于這個事實的認(rèn)識還要從對“鹿角兔”的研究說起。

（詳情請參見《病毒簡史系列（四）》）

科學(xué)家通過對鹿角兔的研究，發(fā)現(xiàn)了病毒與癌癥之間的聯(lián)系。

在20世紀(jì)60年代，人們最深入研究的致癌病毒之一，是禽白血病病毒。

這種病毒的主要受害者是養(yǎng)殖場飼養(yǎng)的雞，當(dāng)時它正在威脅整個家禽行業(yè)。

禽白血病病毒是一種逆轉(zhuǎn)錄病毒，逆轉(zhuǎn)錄病毒能把遺傳物質(zhì)插入宿主細(xì)胞的DNA中，在宿主細(xì)胞分裂時，會同時復(fù)制細(xì)胞和病毒的DNA。

然后先合成病毒的基因和蛋白質(zhì)外殼，接著把病毒從細(xì)胞里釋放出去，進(jìn)一步感染其他細(xì)胞。

為了完成這一過程，逆轉(zhuǎn)錄病毒帶有一些特殊的基因“開關(guān)”，這些開關(guān)能用來控制宿主細(xì)胞。

有時候這些開關(guān)會打開一些不該打開的宿主基因，導(dǎo)致癌癥。

在研究禽白血病病毒時科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一些奇怪現(xiàn)象。

正常來說，想知道一只雞有沒有患病，需要抽取它的血液，然后觀察是否含有病毒的蛋白質(zhì)。

但科學(xué)家卻發(fā)現(xiàn)，從完全健康的雞的血液中也能找到禽白血病病毒的蛋白質(zhì)，甚至剛生下來的小雞的身體里面也有。

當(dāng)時在華盛頓大學(xué)工作的病毒學(xué)家羅賓·韋斯猜想，病毒或許已經(jīng)成為了雞DNA中永恒且無害的一部分。

如果這個猜想是正確的，那么應(yīng)該可以通過某種手段讓雞身體里的病毒基因重新“復(fù)活”過來。

于是，他和同事們從健康雞只身上取了一些細(xì)胞，用能引發(fā)突變的化學(xué)物質(zhì)和輻照來處理這些細(xì)胞。

果然不出所料，突變的細(xì)胞釋放出禽白血病病毒。

這個實驗說明，制造病毒的遺傳指令已經(jīng)嵌入雞的所有的細(xì)胞之中，并隨著分裂和增殖傳遞給后代。

有了這個重大發(fā)現(xiàn)，韋斯和其他科學(xué)家開展了更多的研究，在若干雞的品系里都發(fā)現(xiàn)了禽白血病病毒。

他們得出結(jié)論，這種病毒或許是雞的DNA中由來已久的一分子。

那么，這種病毒到底是如何跟雞的祖先結(jié)合了呢？

通過在世界各地的調(diào)查研究，科學(xué)家逐漸歸納出一個相對合理的假說。

在幾千年前，病毒感染了這些雞的祖先。

在入侵宿主細(xì)胞后，開始自我復(fù)制，繼而去感染其他個體。

但在其中至少一只身上卻發(fā)生了不尋常的事。

這只雞祖先不僅沒有得癌癥，它的免疫系統(tǒng)反而把病毒制服了。

病毒就這樣在它體內(nèi)無聲地擴散，最終移動到雞的性器官。

在雞祖先交配后，受精卵里就自然含有病毒的DNA。

這個受精卵隨后會發(fā)育成胚胎，胚胎的所有細(xì)胞最初都是由這個受精卵發(fā)育而來的，所以胚胎中所有細(xì)胞里都含有病毒DNA。

最后，破殼而出的小雞就成了一個雞和病毒的“嵌合體”。

嵌合體小雞長大，有了自己的后代，后代的基因組中同樣藏著禽白血病病毒的DNA。

就這樣，病毒在數(shù)千年的時間里一代代無聲地傳遞。

但在特定情況下，病毒會被重新激活，并擴散到其他宿主身上。

科學(xué)家之后發(fā)現(xiàn)，像這樣雞和病毒在基因?qū)用娴慕Y(jié)合不是特例，在其他動物身上也有。

科學(xué)家稱這類病毒為內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒——“內(nèi)源性”的意思是說，它們是從生物內(nèi)部產(chǎn)生出來的。

事實上，這類病毒潛伏在幾乎所有重要的脊椎動物類群里，從魚類、爬行動物到哺乳動物的基因組中，都能找到它們的痕跡。

有些內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒和禽白血病病毒一樣會讓宿主致癌，但同時也有很多對宿主完全沒有影響——因為這些病毒又出現(xiàn)了額外的突變，讓它們沒法利用宿主細(xì)胞制造新病毒。

不過，這些因為“殘疾”而禁錮了腳步的病毒仍然有可能再重新插入宿主的基因組，重新開始復(fù)制自己的基因。

還有些內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒實在被突變搞得過于支離破碎，無法再發(fā)揮任何威力，淪為宿主基因組里一件小小的行李，從一代傳遞到下一代。

人類自然也不例外，科學(xué)家也發(fā)現(xiàn)了人類基因組中存在的內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒，不過學(xué)界一般認(rèn)為人體內(nèi)沒有活躍的內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒。

但在法國維勒瑞夫（猶太城）的古斯塔夫·魯西癌癥研究中心，研究人員蒂里·海德曼和同事卻找到了讓這些沉默的病毒重新活化的方法。

當(dāng)時，海德曼正在研究一種內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒，他注意到這種病毒在不同人中有不同的版本。

而這些個體差異大概是在逆轉(zhuǎn)錄病毒整合到人類祖先基因組里之后產(chǎn)生的。

隨著人類的繁衍，病毒基因的不同部分相繼出現(xiàn)了不同的突變。

海德曼和他的同事們比較了病毒相關(guān)序列的不同變異類型。

這個過程就像在研究關(guān)于一件歷史的數(shù)個版本，每個版本都是粗心的文職人員抄寫的，每個人犯的錯誤各不相同，通過比較不同的版本，歷史學(xué)家就有可能推斷出事情的真相。

用這種方法，海德曼和他的同事們就能用人體中現(xiàn)存各種各樣突變版本的序列，來確定最初的DNA序列，再參照算出的序列合成相應(yīng)的DNA，并插入到培養(yǎng)的人類細(xì)胞中。

結(jié)果，被感染的一部分細(xì)胞真的生產(chǎn)出了很多病毒，還能再去感染其他細(xì)胞。

實驗證明，最初的這段DNA的確是能感染細(xì)胞的活病毒。

2006年，海德曼將這種病毒命名為“不死鳥”，寓意這種病毒就像從灰燼中重生的神秘鳳凰一樣，可以起死回生。

上百萬年來，內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒一直在反復(fù)不斷地入侵我們的基因組，到今天這樣的“不死鳥”在我們體內(nèi)已經(jīng)數(shù)量驚人。

據(jù)估計，我們每個人的基因組中攜帶了近10萬個內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒的DNA片段，占到人類DNA總量的8%。

科學(xué)家對人類基因組里其他被同步復(fù)制且會重新插入的DNA小片段進(jìn)行了整理，這些DNA片段的數(shù)量高達(dá)數(shù)百萬個。

他們推測這些片段中很多可能也是從內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒演變而來。

這些入侵者經(jīng)過數(shù)百萬年的演化，已經(jīng)被剝奪了大量的DNA，只剩下自我復(fù)制的最關(guān)鍵基因。

換句話說，我們的基因組中簡直病毒泛濫。

說到這里，可能有人會認(rèn)為，我們自己的身體里面居然藏著這么多的“不死鳥”，就像如無數(shù)個定時炸彈，指不定哪一天突然在體內(nèi)爆炸。

但其實不必如此悲觀。

在本系列之前的文章里已經(jīng)說過，病毒并不是為了消滅宿主而存在，它的初衷只是想為自己尋找一個合適的生存環(huán)境，能夠和宿主和諧共存才是最佳策略。

而且更重要的是，我們基因的改變并不是單方面由病毒來決定，我們的身體也會對這些外來基因根據(jù)最有利于自身生存的目的進(jìn)行組合篩選。

這就好比用word軟件上的線上多人共同編輯功能，同一篇文章可以由多個人共同協(xié)作完成。

所以最終結(jié)果是，我們身體里的這些“不死鳥”大多數(shù)情況對我們都是無害的，不僅如此，由于它們與我們基因的結(jié)合，甚至對我們大有好處。

1999年，呂克·布隆和他的同事發(fā)現(xiàn)了一種名為HERV-W的人類內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒。

他們發(fā)現(xiàn)，這種逆轉(zhuǎn)錄病毒中的一個基因能合成出一種名為合胞素的蛋白質(zhì)。

這種蛋白質(zhì)只出現(xiàn)在人類的胎盤里，胎盤外層的細(xì)胞產(chǎn)生合胞素，這樣細(xì)胞就能黏著在一起，從而讓分子在細(xì)胞之間順暢地流通。

之后，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)小鼠也會制造合胞素，于是他們就用小鼠來做實驗，研究這個蛋白質(zhì)的功能。

他們刪除了小鼠的合胞素基因，結(jié)果小鼠胚胎沒有一個能活到生出來。

他們就此推斷，這種病毒蛋白對于胚胎從母親血液中吸收營養(yǎng)是必需的。

而且在其他有胎盤類哺乳動物中科學(xué)家都找到了合胞素。

隨著研究的深入，關(guān)于這種蛋白質(zhì)又有了另一個意外發(fā)現(xiàn)：

它實際上并不是單一的一種蛋白質(zhì)，而是好幾種。

科學(xué)家推測，在演化的歷史中，不同的內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒分別感染了不同的有胎盤類哺乳動物，包括我們?nèi)祟愒趦?nèi)的一部分物種先后被兩種病毒感染，它們合成的是兩種不同的蛋白質(zhì)。

之后，舊的蛋白質(zhì)逐漸被新的取代。

蒂里·海德曼提出一種假說，一億年前，哺乳動物的祖先被一種內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒感染，從而獲得了最早的合胞素蛋白，同時產(chǎn)生了最早的胎盤。

幾百萬年來，有胎盤類哺乳動物祖先演化出若干分支，在演化的過程中又被其他內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒感染。

有的新病毒也帶有合胞素基因，而且編碼的蛋白質(zhì)性狀更佳。

因此哺乳動物的不同分支，包括嚙齒動物、蝙蝠、牛、靈長類動物等體內(nèi)的合胞素蛋白，就得以更新?lián)Q代了。

正所謂，福兮禍所伏，禍兮福所依。

在演化史上最近的瞬間，人類脫穎而出，病毒對我們的生存功不可沒。

通過研究對比不同物種體內(nèi)的內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒，我們可以找出在生命的歷史長河中它們之間的種種關(guān)聯(lián)。

比如倫敦帝國學(xué)院的病毒學(xué)家亞當(dāng)·李和他的同事就在人體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一種名為ERV-L的內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒，同時他們也在許多其他物種中發(fā)現(xiàn)了同樣的病毒，這其中不乏馬和食蟻獸這樣和人差別巨大的生物。

科學(xué)家畫出的病毒演化樹同它們宿主的演化樹完美重合。

看來這種內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒似乎在距今1億年前感染了有胎盤類哺乳動物的共同祖先，之后隨著這一支哺乳動物演化至今，成為了犰狳、大象、海牛也包括我們?nèi)祟愺w內(nèi)的常駐客。

再回到文章的開頭。

現(xiàn)在我們已知，以千年或萬年的時間跨度來看，任何生物的基因都是在大幅度變化的。

對于一個個體來說，如果沒有特殊情況，那它的基因從出身到死亡都不會改變。

但對于一個物種來說，在漫長的時間長河里，將自己的基因作為自身專屬“身份證”的做法的合理性還值得再去商榷。

不過有意思的是，早在人類認(rèn)識基因是什么東西之前，就已經(jīng)思考過類似問題。

例如，在公元一世紀(jì)，普魯塔克提出：如果特修斯船上的所有木頭都被逐漸替換，那這艘船還是原來的船嗎？

對于這種問題，我們社會還缺乏足夠廣泛深入地探討。

不過話又說回來，當(dāng)今的這個世界，人類尚且還在以性別、膚色、國家、金錢以及思想價值理念等事物來作為區(qū)別“同類”和“異類”的標(biāo)準(zhǔn)。

在這些問題還未爭論清楚之前，就要求人們?nèi)ヌ接憽盎虻牟煌欠窨梢宰鳛樵u判同類和異類的標(biāo)準(zhǔn)”確實有點為時過早。

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