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[圖文]最大病毒 第四個生命域

2016年04月27日 科學探秘-短篇 暫無評論 閱讀 106 次


近日一項研究指出,科學家已經發現了已知最大的病毒:Pandoravirus。這一發現也提出了一系列全新的科學問題,甚至預示著第四個生命域(domain)的出現。在生物分類系統中,三域系統的生物演化樹包括真細菌、古菌和真核生物三個域,而作為非細胞生物的病毒並不包含在生物分類系統中。

  新發現的超大型病毒被歸為Pandoravirus屬(屬是介於科和種之間的分類級別),其長度約為1微米——這已經使其他的病毒相形見絀。大部分病毒的大小在50納米到100納米之間。

  與其他病毒相比,Pandoravirus除了體積超大之外,還具有超大的脫氧核糖核酸(DNA):共有2500個基因。大部分的病毒DNA只有10個基因。十年前,巨型病毒Mimivirus的發現也在微生物學界引起了類似的轟動。Mimivirus是首次發現的從實體及基因角度都極其巨大的病毒,其長度大約為0.7微米。

  在發現Mimivirus之後,科學家又發現了比其更大的病毒Megavirus chilensis。研究合著者,法國艾克斯-馬賽大學的微生物學家讓·米歇爾·克拉維萊(Jean-Michel Claverie)說:「我們對病毒的大小的極限思考了很多,這也是我們為什麼要建立更多實驗室,來尋找這些奇異事物的原因。」

  克拉維萊目前屬於微生物學家尚塔爾·阿貝熱爾(Chantal Abergel)的研究團隊。他們從水體沉積物中開始尋找更多的巨型病毒。這些沉積物中具有豐富的變形蟲(阿米巴),而變形蟲正是巨型病毒的宿主。

  不出所料,研究者發現了兩種超大型病毒:Pandoravirus salinus是從智利Tunquen河口的沉積物中採集到的;Pandoravirus dulcis則來自澳洲墨爾本附近的一個淡水池塘。二者都寄生在變形蟲的體內。研究團隊稱:「發現這樣一種全新的病毒,其意義每隔五十年就會有巨大的不同——這是一次重大的發現。」他們的研究結果發表在近期的《科學》(Science)雜誌上。

  為何之前未發現Pandoravirus?

  那麼,為何科學家在之前沒有發現Pandoravirus?答案有好幾個,但其中最簡單的一個是:許多科學家依然認為病毒比細胞微小得多——他們還不習慣在更大的尺度上看待病毒。

  克拉維萊說:「當人們在觀察細胞內部的時候,他們有時候會看到一些大小比較奇怪,或者含有未知的內容物,或者幾何形狀超出常規的物體。他們不會想到病毒,而是認為這有可能是某種細菌。」當科學家在實驗室中試圖培養這些「細菌」的時候,往往得不到想要的結果——但這也不會使他們感到意外,因為海洋中的細菌最多只有60%能夠在實驗室裡培養成功。

  研究人員還指出,Pandoravirus 可能早在13年前就已經被發現了,但當時科學家並不清楚它是什麼。研究團隊在搜尋相關文獻時,發現在一篇描述變形蟲「Acanthamoeba」體內寄生生物的文獻中,提到了類似Pandoravirus的顆粒物質。

  Pandoravirus與其他病毒的不同之處

  簡而言之,Pandoravirus與其他病毒之間的共同點很少——「有些方面讓我們感到特別驚奇。」研究團隊稱。

  例如,這些病毒以一種奇特的方式繁殖。大多數病毒會先建造一個空的衣殼,然後逐漸將DNA填充進去。奇怪的是,Pandoravirus會同時完成這些過程,研究團隊將其稱為「編織」(knitting)過程。

  或許最讓人感到震驚的是,在Pandoravirus的基因組(共2500個基因)中,有93%不能追溯到自然界已知任何的生物演化支系中。換句話說,它們和我們相比幾乎就像是外星生命一樣。

  研究團隊指出,這些獨特的基因很可能是「第四個生命域」存在的證據。現在被廣為接受的三域系統中包括了細菌、古菌和真核生物,人類等複雜生命體都屬於真核生物域。研究者稱,三域系統很可能「是錯誤的,我們忽略了一部分拼圖」。

  需要瞭解的方面

  最重要的一點是,這些病毒並不會對人類造成傷害。研究團隊強調:絕大多數病毒感染的是其他微生物。

  事實上,許多Pandoravirus以及類似的海洋病毒可能在自然界中扮演著有益的角色,只是這種機制很難被發現。例如,這些病毒會感染海洋浮遊植物,調節其密度變化。海洋浮遊植物製造了地球近一半的氧氣,也是海洋食物鏈的基礎。


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