近日,《病毒学杂志》(Journal of Virology)发表的一项新研究引发科学界关注,科学家在日本茨城县的牛久沼发现了一种独特的巨型病毒,并将其命名为“牛久病毒”(Ushikuvirus)。这种病毒主要感染变形虫这类单细胞生物,在超微结构下呈现规则的二十面体形状,表面布满短刺,其复制方式与已知巨型病毒截然不同。
通常,巨型病毒复制时要么依赖宿主现成的细胞核,要么直接摧毁宿主细胞核,而牛久病毒走出了一条另类之路。研究显示,它会促使宿主细胞核膜剧烈形变并瓦解,再利用这些膜物质构建专属的“病毒工厂”,随后借助宿主资源大量繁殖新病毒。这一特殊机制,让它成为破解地球生命演化关键谜团的重要突破口——真核生物的细胞核究竟如何起源。
简单来说,真核生物是细胞拥有细胞核的生物总称,人类也属于这一范畴。细胞核作为真核细胞的核心,以双层膜包裹DNA,将基因转录与翻译在时空上分离,这是生命向复杂性演化的关键,也为多细胞生物、复杂意识乃至人类文明的出现奠定了基础。然而,细胞核的起源始终是未解之谜。
过去,科学界普遍认为细胞核由宿主细胞膜内褶发育而来。但随着巨型病毒的不断发现,“病毒真核起源说”逐渐兴起。这一观点有两大关键证据:一是分子分析显示,真核生物复制DNA的关键工具——DNA聚合酶,与某些巨型病毒的亲缘关系,比与古菌、细菌更近;二是真核生物为保护mRNA演化出的“防护帽”机制,在细菌和绝大多数古菌中缺失,却在弥米病毒等巨型病毒中普遍存在。
尽管该假说有一定依据,但长期存在一个关键空白:从未观察到巨型病毒能在活体细胞中形成形态和功能类似细胞核的中间结构。而牛久病毒的发现,恰好填补了这一空白——它构建的“病毒工厂”,在结构和功能上与真核细胞的细胞核高度相似。
据此,科学家作出合理推测:数十亿年前,一种原始原核生物被巨型病毒感染,病毒未杀死宿主,反而在其细胞内“定居”,像牛久病毒一样构建“病毒工厂”。经过漫长演化,这个“病毒工厂”逐渐接管宿主细胞控制权,吸收宿主部分基因,最终演化成如今的细胞核。
目前,这仍只是科学推测。牛久病毒的发现,为“病毒真核起源说”提供了珍贵的观测样本,也为生命演化研究开辟了新方向。期待未来更多研究能解锁病毒与细胞演化的关联,真正揭开细胞核起源的神秘面纱。