所有已知病毒基因组的比较。那些具有相似基因组的病毒被归为一组,包括感染细菌(左侧)、真核生物(右侧和底部中心)的病毒。感染阿斯加德古菌的病毒与之前描述的病毒不同。

美国得克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员在27日的《自然·微生物学》杂志上报告,首次发现了感染阿斯加德古菌的病毒,这种古菌可能是所有复杂生命的祖先。这一发现为复杂生命的起源提供了“诱人”线索,并为探索病毒对人类和其他复杂生命形式的进化至关重要的假说提供了新的方向。

关于细胞核起源的学说有几种假设。有一种假设得到广泛支持,即所有复杂的生命形式,如人类、海星和树木,它们的细胞都具有细胞核,被称为真核生物,其起源于古菌和细菌的融合。然而,最近的研究表明,第一批真核生物是所谓的阿斯加德古菌的直系后代。

还有一种具有争议性的“病毒性真核生物起源”假说,该假说认为病毒可能促成了复杂细胞生命的出现:病毒感染了原核生物,导致膜结合细胞核与其他真核生物特征的成型。该假说表明,除了细菌和古菌外,病毒可能对真核生物的发展作出了一些遗传成分的贡献。

研究人员表示,最新研究揭示了病毒如何在这段数十亿年的历史中发挥作用,虽然新发现并没有解决关于“病毒性真核生物起源”的争议,但它确实提供了一些线索。

新发现的病毒确实具有一些类似于感染真核生物的病毒的特征,包括复制自己的DNA和劫持宿主的蛋白质修饰系统的能力。这些病毒显示出感染真核生物和原核生物的两种病毒的特征,这使它们独一无二,因为它们与感染其他古菌或复杂生命形式的病毒不完全相同。

这项研究的通讯作者、海洋科学和综合生物学副教授布雷特·贝克说,最令人兴奋的是,它们是一种全新的病毒类型,与人们以前在古菌和真核生物中看到的病毒不同,这种病毒会感染微生物亲属(阿斯加德古菌)。

阿斯加德古菌可能是在20多亿年前进化出来的,其后代仍然活着,在世界各地的深海沉积物和温泉中都发现了这种古菌,但到目前为止,只有一种菌株在实验室中成功生长。为了识别它们,科学家从环境中收集它们的遗传物质,然后拼凑出它们的基因组。在这项最新的研究中,研究人员扫描了阿斯加德古菌基因组,寻找被称为CRISPR阵列的重复DNA区域,该阵列包含可以与之前感染这些微生物的病毒精确匹配的小片段病毒DNA。这些基因“指纹”使研究人员能够识别这些隐形的病毒入侵者,这些病毒侵入者在真核生物复杂的起源故事中扮演着关键角色。

研究人员表示,这项研究为更好地解决真核生物的起源和了解病毒在阿斯加德古菌的生态和进化中的作用打开了一扇门。

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