华裔古生物学家：新冠病毒或成为人类基因的“修补匠”
The following article is from 中国科学报 Author 苗德岁
前几天，苗德岁先生的文章为“给孩子”公众号写的科普短文《疫期中致〈给孩子的生命简史〉读者朋友们》反响很好，在文中，他提到，病毒与人类之间的协同进化，从人类起源开始，一直是紧密相连的。病毒与人类宿主之间的持久斗争是人类演化的关键推动力，甚至于可以说，没有病毒，就不会有人类！
今天，他更深入地延展了这个话题，为我们展示了病毒在生物演化的过程中至关重要的作用：“早期哺乳动物祖先，利用基因组中多余的病毒片段，借助共生的逆转录病毒演化出了胎盘。而其他的共生病毒，又帮助我们从一团细胞最终变成了成熟的胎儿，并保护我们免受各种病原体的侵害，尔后顺利地呱呱落地。换句话说，若不是借助病毒蛋白质的话，就不会演化出最初的有胎盘哺乳动物。”
关于时下肆虐的新型冠状病毒，苗德岁先生说，生物演化论启示我们：目前肆虐的新冠病毒，最终或者消失，或者变异成无害的“垃圾基因”，进入人类基因组保存下来，在未来适当的时候，成为有用的内源性逆转录病毒基因服务于人体。
来自病毒的你
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苗德岁
本文首发于《中国科学报》
苗德岁
首位获“北美古脊椎动物学会罗美尔奖”的华裔学者，博士后，拥有地质学与动物学双博士学位。本科就读于南京大学地质系，后在中国科学院古脊椎动物与古人类研究所获得理学硕士学位。1982年赴美学习，曾在加州大学伯克利分校进修，后获怀俄明大学地质学、动物学博士学位，芝加哥大学博士后。1989年至今供职于堪萨斯大学自然历史博物馆暨生物多样性研究所。1996年至今任中国科学院古脊椎动物与古人类研究所客座研究员。
1970年，逆转录现象的发现，几乎是分子生物学领域石破惊天的大事！因为它打破了分子生物学原来的核心信条，即基因编码是DNA→RNA→蛋白质的单行道。
现代遗传学已经证明，DNA是生物遗传的主要物质基础。生物体的遗传特征是以遗传密码的形式编码在DNA分子上，表现为特定的核苷酸排列顺序，并且通过DNA的复制，把遗传信息由亲代传递给子代。在后代的个体发育中，遗传信息由DNA转录给RNA，然后通过mRNA翻译合成特异的蛋白质以执行各种生命功能，从而使后代表现出与亲代相似的遗传性状。这就是本世纪50年代末所确定的蛋白质合成的“中心法则”。
“中心法则”确定后，人们发现并不是所有RNA都是在DNA模板上复制的。许多病毒并没有DNA，只有单链的RNA作为遗传物质。当这些病毒侵入寄主细胞后，能在RNA复制酶的作用下，进行自我复制。另外，在某些真核细胞里原有的信使RNA也能在复制酶的作用下复制自己。这样就需要对原来的“中心法则”进行修改，即不仅DNA可以进行自我复制，RNA也具有自我复制的功能。
1983年，科学家又在艾滋病人身上发现了逆转录病毒（即HIV）。
这样一来，就引起了下列问题：逆转录病毒能否进入人类基因组? 一向认为病毒是横向传递的，它们是否也能纵向传递？
因为一般认为，母亲将HIV传给胎中的婴儿，并不是基因传递，而是类似于性感染传递。
HIV病毒
其实早在1973年，科学家们就在人体胎盘内发现了逆转录病毒的踪迹；次年又在基因组中发现了逆转录序列。
更有意思的是，人类基因组中的逆转录序列不再具有传染性，已经通过变异而变得无害了！不仅如此，到了上个世纪90年代，科学家们进而发现，人类基因组中的逆转录病毒高达8%，它们不仅失去了毒性以及传染性，而且通过变异之后，还成为了“有用之材”。
胎盘：逆转录病毒基因生成的神奇器官
最令科学家们惊奇不已的是，由逆转录病毒基因片段形成的蛋白质，竟在有胎盘类哺乳动物（包括人类在内）的胎盘起源中起到了至关重要的作用。胎盘在哺乳动物胚胎形成的早期即出现，也就是受精卵在子宫内着床后不久，即形成了紧靠子宫壁的合胞体滋养层。
如此一来，胎盘在母体与胚胎之间建立了一道“缓冲区”或“防火墙”，将两套不同的免疫系统隔离开来，不至于相互残杀。否则，胎儿在母体内根本就没有成活的希望。
此外，胎盘还是母体与胚胎之间的“转接器”，通过这个转接器，将母亲体内的养分和气体送给胎儿，并把胎儿新陈代谢的废物和废气通过母体排送出去。
如此重要和神奇的器官（尽管是临时性的），竟是由逆转录病毒基因生成的，这是何等奇妙和不可思议啊！
人类基因组中的这一逆转录病毒基因生成的蛋白，现在称为内源性逆转录病毒糖蛋白或合胞体蛋白，简称合胞素。
这一包膜蛋白能够溶解相邻细胞间的细胞壁，形成多核的细胞层，最后形成胎盘。如果没有胎盘的话，我们就只能像所有的卵生动物那样，在小小的蛋壳内发育，仅靠蛋黄内储存的那么一点儿养分来“苟延残喘”。
有了胎盘，我们才能舒舒服服地在母体内待上9个月，有足够的时间和条件发育了硕大聪明的脑袋。研究表明，如果母体内合胞素水平下降的话，孕妇就会患常见的妊娠毒血症。
在谈病毒色变的时下，我们来进一步认识一下病毒在生物演化中的重要作用与意义，应该是大有裨益的。
理查德·道金斯
（Richard Dawkins，1941年3月26日－）
英国著名演化生物学家、动物行为学家和科普作家，英国皇家科学院院士，牛津大学教授，是当今仍在世的最著名、最直言不讳的无神论者和演化论拥护者之一，有“达尔文的罗威纳犬”（Darwin's Rottweiler）的称号。
病毒是著名生物演化论学者道金斯先生所说的严格意义上的“自私基因的复制器”，由于它们复制和传播的速度惊人，因而在演化过程中，被其生物宿主“驯化”（domesticated）后为己所用，便是再顺理成章不过的事情了；一如人类驯化了许多自然界的敌人，比如把狼驯化成狗，为我们牧羊、做伴，成了我们的好朋友。
新冠病毒或成为“垃圾基因”
故此，有人把生物演化比作是“修补匠”（tinker），它不需要超自然的（即神创的）全新部件，只需要生物演化过程中长期积累起来的变异就足够了，把这些现成的“垃圾基因”修修补补，就像上述的逆转录病毒那样，在演化的关键时刻被用来化敌为友、化废为宝。
因此，病毒是生物演化的强大推动力。这都缘于它们演化速度极快、并不易遭到灭绝，给变异提供无限的机会和可能。对于缺乏病毒上述“可塑性”的“高等”生物来说，病毒可以成为他们随时“借用”的宝贵资源。
正像达尔文在《物种起源》结尾所写的那样：
经过自然界的战争，经过饥荒与死亡，我们所能想象到的最为崇高的产物，即：各种高等动物，便接踵而来了。生命及其蕴含之力能，最初注入到寥寥几个或单个类型之中；……无数最美丽与最奇异的类型，即是从如此简单的开端演化而来、并依然在演化之中；生命如是之观，何等壮丽恢弘。
”长期以来，达尔文的生物演化论之所以在许多人中不受待见，主要就是因为它揭示了我们的卑微起源这一事实。刻意掩饰自己的卑微身世，似乎是人们最常见的虚荣心表现。
走笔至此，我突然想到爱尔兰诗人叶芝在《最后的诗》中所写的：
我必须躺在所有梯子的起始之处，在心底污秽的破布与骨头铺子里。
”他在暮年之际，借此一吐胸中块垒：无论内心深处所有的感觉有多么污秽与肮脏，我们必须正视它们，方有可能追回那逝去的诗的灵感来源。
同样，在产房里，当一个新生儿呱呱落地的时候，大家的目光都注视着宝贝般的新生命，胎盘则被当作肮脏之物，随手扔进了生物废料垃圾桶里。
很少有人会去想，哪怕世上最高贵的人物，也是随着那块肮脏之物来到这个世界的；追根寻底的话，甚至于来自更加微小的病毒。
总而言之，生物演化论启示我们：目前肆虐的新冠病毒，最终或者消失，或者变异成无害的“垃圾基因”，进入人类基因组保存下来，在未来适当的时候，成为有用的内源性逆转录病毒基因服务于人体。
这便是达尔文生物演化论和分子生物学，给我们描绘的美丽新世界。
（作者系美国堪萨斯大学自然历史博物馆暨生物多样性研究所教授）
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作者：苗德岁
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