恨死病毒了？其实人类是因为病毒才进化出来的

互联杂谈按：

最近最招人恨的除了XX就是新冠病毒了，然而我们人类或者说所有生物都和病毒其实都是难分难解的难兄难弟，甚至哺乳动物的诞生很可能就源于一次病毒感染！

来源 “把科学带回家” 

陌生人和你的 DNA 之间的差别平均只有0.1%，人类和近亲黑猩猩的 DNA 的差别只有1.2%。这很容易让我们产生一种错觉：我们身体里的基因都是人类独有的。

直到最近20年我们才发现，这种想法实际上是个巨大的幻觉，我们身体里有不少来自其他生物的基因。

猜一猜，人类和病毒有什么亲缘关系？

你或许会想，不会有关系吧，人类是多细胞生物，病毒连是不是生命都成问题，人和病毒能有什么亲缘关系呢？

可是你知道吗，人类基因组的8%都是来自病毒的 DNA 片段，它们的数量大概有10万个。其中的一些来自病毒的基因，对于人类乃至哺乳动物的繁衍至关重要。

大多数这些病毒 DNA 都属于一类特殊的病毒——逆转录病毒。听名字有点耳熟是吧，让人闻风丧胆的艾滋病病毒 HIV 也属于逆转录病毒哟。

艾滋病病毒 HIV（蓝色）示意图

逆转录病毒会入侵宿主的细胞，然后把自己的基因插到宿主的 DNA 里实现寄生。通过“篡改”宿主基因蓝图的方式，这些病毒基因参与了宿主细胞的日常，并创造出自己的副本。

如果逆转录病毒钻到了卵子或者精子里面，那么宿主的下一代就可能也携带着它们。一旦某个逆转录病毒被宿主一代代地遗传下去，它们就变成了内源性逆转录病毒（endogenous retrovirus）。

其中最引人深思的，就是一种使你成为哺乳动物，并且顺利降生的内源性逆转录病毒基因。

哺乳动物区别于其他动物的特征就是胎盘。

6500万年前，你的祖先，同时也是所有哺乳动物的祖先长得就像一个老鼠。你的祖先在地下活动，昼伏夜出。不过，它还没有成为真正的哺乳动物，因为它还没有胎盘。

哺乳动物的共同祖先假想图 @Carl Buell

后来胎盘的出现，就和逆转录病毒有密切的联系。故事要从90年代说起。

你可能听说过90年代风风火火的人类基因组计划（the Human Genome Project）。当时，测序技术已经比较成熟，野心勃勃的科学家们用测序技术测定了人类染色体中所有的核苷酸序列，试图破译人类的所有遗传密码。

人类染色体

1997年，生物技术公司 Genetics Institute 的分子生物学家 John McCoy 和 Steve Howes 利用人类基因组计划的成果，发现了合胞素（syncytin）这种长得像病毒蛋白质，干的事情也像病毒蛋白质的物质。

实际上，合胞素和一种叫做三聚体包膜糖蛋白（env）的病毒蛋白质几乎一摸一样。而这个 env 的功能就是麻痹宿主，让病毒和宿主细胞融合。而制造合胞素的基因，正是来自古老的逆转录病毒。

更奇怪的是，他们发现这种奇怪的蛋白质并不是别人制造的，而恰恰是胎盘自己造出来的。他们把这个研究发表在了2000年的《自然》（Nature）上。

原来，在卵子和精子合二为一（受精）的一周后，一个初级版本——胚泡（blastocyst）就会在子宫上制造胎盘。合胞素就是胎盘和母体直接接触的那层细胞分泌的。

胚泡（那个圆球状的东西）

这些胚胎外层的细胞叫做合胞体滋养层（syncytiotrophoblast），没有它们分泌的合胞素，你就不能粘住你妈，也不能从你妈身体里吸收营养，生长发育更是无从谈起了。

可以说，是合胞素分配给你访问和调取你妈资源库的权限。

人类胎盘的合胞体滋养层（右图中蓝色）

不仅是人类，所有胎盘动物都有制造合胞素的基因，只不过大家的版本不同。黑猩猩和大猩猩还有猴子具有和人类相同的合胞素基因（syncytin-1 和 syncytin-2），携带这种基因的逆转录病毒在大约2500-4000万年前感染了灵长动物的祖先。McCoy 说，“哺乳动物演化中的分水岭就是对合胞素病毒基因的成功捕捉。”

你看懂了吗？

哺乳动物的祖先遇见了某个逆转录病毒，逆转录病毒表示要进来参观参观，你的祖先就顺水推舟，“当初是你要进来，进来就进来”，巧妙地利用了它产生的蛋白质突破宿主防火墙的功能，演化出了被服务器授权访问的胎盘。

如果病毒基因出问题了，会怎样呢？

2009年，法国国家科学研究中心(CNRS)的病毒学家 Thierry Heidmann 和小伙伴发现，如果把合胞素的基因从小鼠的染色体中敲除，那么小鼠的胚胎就会在受精11-13天后挂掉，因为它不能从母亲那里吸取营养，相当于是饿死的。

美国塔夫茲大学的病毒学家 John M. Coffin 说，“没有合胞素，哺乳动物的进化就会截然不同。”

不过，帮助你生而为人的病毒蛋白质可不只有合胞素一种。实际上，在你的胚胎发育时期，你身体里的内源性逆转录病毒非常活跃，天天开 party，制造了大量病毒蛋白质。

一些研究发现，这些来自病毒的蛋白质帮你造出了身体组织。而随着低阶版本的你发育成熟为高阶版本，这些病毒基因就被过河拆桥，逐渐关闭了。

所以说，胚胎时期的你，比现在的你更像病毒。

昆士兰大学的病毒学家 Paul Young 说，“从现在的眼光看，物种之间的界限并不分明。我们研究得越多，就会发现生物之间有许多重合。”

牛津大学的病毒学家 Aris Katzourakis 也同意这个观点，“这些发现改变了我们看待人类这个物种的方式。我们和病毒一直在交换着 DNA，你也可以说我们被病毒渗透了。”

Katzourakis 的研究还发现，人类基因组曾经经受了逆转录病毒的31次入侵，并把它们俘获同化，封存在我们的身体里。

不敢想象那31次逆转录病毒和人类祖先的大战是什么样的情景，可能像大面积 HIV 爆发吧。

不过说真的，到底是我们的祖先赢了，还是这31支病毒的残部赢了，真不好说。我们自以为聪明地驯化了病毒，利用它们传宗接代。但从病毒的角度讲，人类或许就像中了挖矿病毒的机器，消耗自己的 CPU 为别人跑程序而已。

互联杂谈后记：

可以把病毒看作是很多很多的曲谱，其中有些曲谱，可以让其他生物的细胞复制这些曲谱，结果和那些不会做这样事情的曲谱比，他们就留存下来了。

有些曲谱不干其他事情直接驻留在我们自己的曲谱里，一代代流传下去；有些曲谱会导致宿主细胞死亡，然后再让其他细胞，甚至其他个体的细胞继续复制，这就是传染；还有些曲谱感染的对象不是宿主，而是寄生在宿主上的其他细菌...

对于人体，这些病毒数量异常庞大，甚至超过我们自身的细胞数，科学家最近才估算出人体至少存在380万亿个病毒。对比一下，我们自身细胞大概是120万亿个。

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