垃圾变宝与病毒共生

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提起病毒细菌,很多人都恨之入骨,有不杀灭干净不罢休之势。近年来,关于共生菌的研究,使得我们了解到,细菌不仅是生物圈重要一环,也是人体健康的重要组成。可是,提到病毒,几乎所有人都会觉得,病毒难道也有类似作用?有人嘲笑大江兄是异想天开。

我当年修习病毒学,曾经写了一个关于人类逆转录病毒的专题报告。当时因为人类基因组工程尚未完成,只有有限的数据。不过,依然可以得出结论,人类基因组,也就是人类染色体DNA组成中,有大量逆转录病毒DNA序列。这些病毒序列大部分失去了活性,基因编码不完全或者有序列突变,不能合成病毒蛋白。但是,也有一些依然活跃,会表达并合成一些蛋白。

人体基因组中的病毒DNA序列,是否只是当初感染遗留下来的垃圾?这些病毒DNA序列对于人类长期进化,对于人体生理功能是否有特殊作用?

谈到抗体,谈到人体特殊免疫,我们知道人体免疫系统可以识别自体和外源抗原。那么,有没有想过,怀孕期间,母体的抗体为什么不攻击胎盘中的胚胎细胞?要知道,对于母体,胚胎中的组织和细胞都是异体,其抗原特征与自体完全不一样。

现在,有证据表明,胎盘在子宫着床后,母体基因组中的逆转录病毒(ERVs)会激活并大量产生,这些病毒会抑制母体免疫活性,其中某些病毒蛋白会改变局部细胞通透性,限制免疫细胞活动。

如果联想一下,就知道人体免疫缺陷病毒HIV,就是具有此类免疫压制作用的病毒。当初,正是因为类似逆转录病毒的感染,促成了哺乳动物胎生的进化。如果没有病毒,今天的世界会是什么样子?人类会不会有?

人类基因组工程完成以后,一个令人意外的发现,就是整个基因组中用于编码合成蛋白质的基因数目大大少于期待,只有大约20000各,这些编码序列只占整个染色体的2%。那么,占总数高达98%的人类DNA序列是干什么用的?

当初的一种解释,这些只是垃圾,如果有用,也只是使得突变发生在垃圾区域,保护编码基因(这是进化论和创造论争论的重点)。

最近完成的一项大型研究(涉及全世界多个研究机构的数百名研究人员)发现,这些被认为是垃圾的DNA序列,也许是生命奥秘的关键。这些非编码序列,起着重要调控作用,控制着编码基因表达的时间和活性。现在一些复杂的人类疾病,包括糖尿病,心血管疾病,免疫疾病,发病机理都不清楚。这项研究中的一些科研人员发现,这些“垃圾”染色体片断与某些疾病具有遗传关联。

对于人体我们了解多少?对于生命我们了解多少?


 

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