早期哺乳动物利用了病毒的部分

为什么有些动物有毒？真无盲肠类是哺乳动物中相当古老的类群，仍然比如沟齿鼩，它们大约在 7800 万年前的白垩纪就已经和其它哺乳动物类群区分开来，与世隔绝地生活在加勒比海的孤岛上，保留了很多古老的性状——早期哺乳动物的化石中的确有许多类似的沟槽牙，这暗示着哺乳动物一度和其它脊椎动物一样善于用毒，但现存物种普遍放弃了这一能力，只在某些边缘和古老的类群中保留下来。对于这种变化，比较普遍的解释是作为恒温动物，哺乳动物具有相当高的新陈代谢速率，早期物种因为体型较小，很难狩猎较大的猎物，用毒就可以一次获得多食物，增强了适应性。但随着哺乳动物在新生代成为地球的主宰，体型越来越大，毒液就显得越来越难用了：积累毒液需要时间，毒液发作也需要时间，而且猎物越大需要的毒液越多，等待的时间也越长。科摩多巨蜥作为最大的有毒生物，捕猎一次可能需要追踪猎物几个星期，但几乎没有哺乳动物能承受同样的等待。所以总得来说，当目标体型较小、运动较慢的时候，用毒液攻击可能是一种不错的策略，但对于体型更大，速度更快的猎物来说，毒液就显得得不偿失了。而后者才是哺乳动物的生活常态。好在更快的新陈代谢和发达的神经系统也带来了强大的力量和敏捷的反应，格斗是一种更加有效的掠食技能，毒液彻底成为累赘的性状，被进化抛弃了 —— 作为佐证，毒蛇往往捕获小型猎物，而捕获大型猎物的蟒蛇就采用暴力挤压，没有毒牙。
病毒有什么作用？

文章插图
提起病毒，人们可能首先想到的就是疾病。但是经过科学的不断研究却表明，病毒其实在人类的进化过程中所扮演的角色不仅非同寻常而且至关重要。可以说如果没有病毒，人类和哺乳动物就不可能进行正常的生殖繁衍，更不可能进化到今天这么高级。病毒起到在子宫中帮助建立胎盘的作用，人类和高级生物的生存繁衍和种群发展都离不开病毒的作用。
过去被人们视为带来疾病的罪魁祸首——病毒，发展到科学的今天，其实已经完全改变了最初的看法。因为通过不断产生和发展的疾病，人类其实早就已经意识到，细菌、病毒和寄生虫都在人类的基因进化中起到不可缺少的作用。
很早就有一些不研究人员发现并提出，人和高级哺乳动物的DNA中含有一些病毒的基因，而这正是病毒输送自己的基因到人或者高级哺乳动物体内细胞里面的结果。但是这样的病毒却被研究人员称做是母亲的“小帮手”，因为这种结果不仅没有坏作用，而且极大地推动了人或者高级生物细胞的进化，如果没有它们，就不会有人类的进化或者高级哺乳动物的产生。
实际上，导致疾病的病菌很多只是在爆发感染的极短时间内，在人体内短暂的生存，只有少量的一些病毒变体能在人体内呆的久一些。但是这样的病菌通常并不会引起症状，而且会伴随宿主一起进化。例如：有被称为内源性逆转录病毒（ERV）的一些病毒，在进化的过程中与还会和哺乳动物的细胞形成非常亲密的关系，并且会成为高级哺乳动物DNA中不可缺少的组成部分。甚至有一些生物学家认为ERV的基因在胎盘中起到的是高水平的开关转换作用，很可能还会起到适当的帮助胎盘的作用。
美国相关方面的研究人员经过研究最终证实了证实了这一推测。研究人员首先把一种能够抑制老鼠细胞DNA中ERV基因的病毒注入一个老鼠的胚胎细胞内，而这个注入了病毒的胚胎并没有产生异常的现象，而且正常的产下了小鼠。这足以证明这种病毒对ERV基因的抑制对胚胎的发育并没有任何影响。后来，他们又把这种病毒注入到老鼠的形成胎盘细胞内，但是注入的病毒并没有在老鼠的子宫中种植，所以生殖的过程一开始就不太顺利。结果仍可以从反面来证明，ERV基因能够通过调节胎盘对胚胎的着床起到至关重要的作用。
当一个新的复杂生物要被创造出来时，病毒所起到的作用就是给比较高级的细胞提供迅速定位的能力。而如今，哺乳动物的染色体中永久性的固定物质，比环境基因的进化要快上很多，所以病毒在人和高级哺乳动物的进化中有一种巨大的创造性力量。
最近，也一些有意大利的科学家表示，已经找到了一些病毒改变人类进化历程的证据。在他们所研究的139个基因中就发现了400种以上的基因变异，而这些变异的基因对人们是否会感染病毒是至关重要的。
科学家们很早就已经知道病毒是影响人类基因组的重要原因。所以通过对来自全球不同地区的52个人种的基因组进行分析得出，这些地区都曾遭遇过人类在20万年的进化过程中曾出现过的病毒。并且研究证明，8%的基因组是由内源性逆转录病毒组成的。科学家对这52个人种的基因组进行了仔细的研究，并将发现的所有感染与基因变异联系在一起，做为一种能够找到同病毒有关的基因的好方法。研究的结果证实了，曾感染过多种不同病毒的人种的基因变异比感染少的人要更多一些。而在人类的进化过程中被挑选出来的139个基因，中间不乏有一些基因会让人类更容易或更不容易出现感染病毒的现象。同时研究人员还发现，非洲的一些温暖且湿润的地区能够为病毒提供更好的生存环境。目前，该研究工作还处在基础阶段，有待更深入的研究和重复测试。相信不久之后，该发现一定会帮助科学家们研发出更多有效的药物和疫苗，并对流感季节时人们被病毒感染的程度做出更好的解释。
因为病毒而导致的死亡案例并不在少数，所以感染病毒是任何人都不愿意发生在自己身上的事情。但是如果站在自然的高度来审视整个人类的进化过程，就会发现其实病毒病毒在带来灾难的同时，也是促进人类进化和发展重要原因。病毒其实并没有我们想象中的那么可怕。病毒起到的重要作用也许对某一个体或者短的时期内可能成效并不明显。但是病毒带来的却是不仅仅只是疾病而已，病毒在给人们带来痛苦的同时也带来了新的功能，否则我们也不会进化到现在的这个样子了！
病毒的起源是什么？这可能是一个与“生命从哪来”一样迷人的问题。病毒是生命吗？第一个病毒是如何诞生的？为什么会有这么多种病毒呢？今天我们就来认识一个这个问题吧！
▲麻疹病毒结构示意，内含多种蛋白质与核酸

电脑病毒真的是一种“病毒”
还记得几年前的时候，电脑也是会“中毒”的，中的是“电脑病毒” 。在早期的时候有很多病毒只是为了单纯地将电脑搞坏，但是现在的病毒多是以窃取用户信息为目的，所以一般称呼为“木马”了。
有趣的是，原先的名字深得“病毒”精髓，如果说当初有人将它命名为“电脑细菌”可就没这么传神了，因为它们都是结构简单，没有独立功能的小东西。
▲大名鼎鼎的熊猫烧香病毒

所谓的“电脑病毒”其实就是一些小程序，电脑如果从外界获得了这个程序文件并运行了一次（主动或被动），就算是“感染”了。这些小程序中包含的内容大约可以概括为三部分——“复制”、“任务”、“传播”
首先是复制，它们会自动将自身的文件备份并隐藏起来，用正常的方法既看不到也无法删除它们。
其次是任务，早期的电脑病毒会做一些删除用户信息甚至是破坏电脑硬件的事，但现在的“木马”主要是将用户信息窃取并发送给网络另一端的黑客。
最后是传播，这些程序会控制电脑的对外端口，以邮件或U盘等形式向外传播自己的复制体，以期感染另一台电脑。
▲信息安全的大敌——木马

可以看到，“电脑病毒”是完全依赖电脑才能生效的，它并不是一个单独的个体，但是却可以实现很多现实中的操作。理论上来说，你甚至可以在“任务”中搭载核弹发射的程序（当然大国的武器需要至少两个人的实体操作，并不可能被黑客劫持）
▲核按钮其实是一台卫星电话，最终还是需要人来操作

只为复制与传播自己的DNA
现在我们要说说细胞了，非常有意思，它的工作过程其实非常像计算机，DNA中的信息通过转录与翻译变成主要功能成分——蛋白质。各种复杂蛋白质的相互理化作用完成了细胞内外能量与物质的交换，表现为我们所知的生命活性。从DNA到蛋白质的过程就像电脑中从硬盘中调取程序，翻译成机器语言并执行甚至操控机器。
▲RNA翻译为蛋白质与自动折叠
在这样一个比喻中，DNA对应程序，蛋白质对应机器操作。那么自然而然的，如果有一些小的DNA片段就像那些不怀好意的程序一样，可以执行一些与正常细胞活动无关，却对复制与传播自己非常有利的操作，会怎么样？
没错，这些极小的，完全以细胞为宿主复制并传播自己的，以DNA为核心并以蛋白质外壳为主要传播工具的小有机分子团就是病毒（还有一部分是以RNA为核心的病毒，不过基本原理是一样的）。
▲已经包装好的腺病毒，每一个小球就是一个氨基酸基团
平均来说与3万个病毒才与一个细菌的体积相当，它们是如此的小，光学显微镜在病毒面前完全失效了，以至于在发现了细菌70年后的1898年人类才发现了第一种病毒——烟草花叶病毒，而人类真正可以一窥病毒的真容要等到40年后的1938，电子显微镜问世后。
▲电子显微镜下的烟草花叶病毒（杆状）

细菌虽然也很小（平均5万个细菌才与一个人类肝脏细胞体积相当），但它是一个完整的细胞，只要提供合适的环境就可以生存繁殖，但病毒如果没有宿主则是一些完全没有生物活性的有机分子团而已。因此病毒被认为是介于生物与非生物间的存在，也叫“无细胞结构生命体” 。
▲冠状病毒电镜照片，颜色是添加的，事实上病毒都是透明的

在病毒刚被发现时，有人认为病毒这么小，很可能是世界上最早的生命形态。不过通过上面的比喻，我们知道没有电脑当然不会出现电脑病毒，所以地球上第一个生命一定拥有细胞结构。于是我们想知道，这世界上第一个病毒是从哪里来的呢？
▲这种玩具……意外地很像冠状病毒

现在主流的观点认为：
【早期哺乳动物利用了病毒的部分】第一个病毒源自细胞内的DNA突变。
几十亿年前某个细菌的DNA片段发生了一次偶然地、极小概率地突变，拥有了将自己从DNA链条上剪下来单独复制的能力。剪下来的DNA片段中可能会有一些合成蛋白质相关的基因，再经过某些偶然的突变后这些基因可以合成一些特殊的，有封闭空间结构的蛋白质外壳。它的表面拥有一些特别的受体蛋白，可以牢牢粘在其它细菌的表面并通过离子通道打开进入细胞内的大门。
▲直到现在这种剪掉多余片段的基因依然在工作着

现在，可以自我复制的DNA片段在随机的热运动中“组装”进蛋白质外壳，当这个细菌死亡破裂后，这些小东西就会在环境中扩散，与其它细菌接触并将其中的DNA片段注入其内部，复制自己的DNA与外壳，直到将受感染的细菌消耗竭尽死亡破裂，再向环境中释放大量的复本。于是乎，一个复制与传播的链条就完整了，这可能就是世界上第一个病毒诞生的故事。
▲噬菌体的感染过程

从38亿年前出现细菌到20亿年前出现真核生物，细菌独占了地球18亿年，所以可以想像这漫长的时间里也一定伴随着病毒的身影。这些小东西现在依然活跃在地球上且非常丰富，数量超过了所有其它生命形式的总和，噬菌体——可能这个星球上最古老的病毒。
▲电镜下的噬菌体（当然它们也是透明的）

现在人类已经发现并命名了差不多5000种病毒，据估计世界上总共有数百万种病毒。因为病毒可能于任意时间诞生在任意一种生命形式的细胞中，所以可以说每一刻可能都是某种病毒“创世纪”的一刻。突变是病毒诞生的源动力，只要生命还在进化，就有可能出现全新的病毒。
▲噬菌体的入侵过程，细细的腿其实只拥有粘着作用

现在大家差不多有了一个大概的了解：病毒是细胞的衍生物，是各种BUG的集合体，是造反的DNA片段。它们诞生于随机的突变中，脱离了细胞的正常生命流程，在自然选择的压力下成为了实践复制与传播，拥有生命特征的有机分子团。
那为什么细胞会留下BUG存在的机会呢？这就是另一个故事了，感兴趣的朋友可以阅读我的历史文章《如果这个世界真的是虚拟的，人为什么还会生病？》
我是酋知鱼，一条东一锤子西一榔头的科学作者，欢迎关注！

【什么知道】www.shenmezhidao.com小编为您精选以下内容，希望对您有所帮助：