人类基因组里的病毒化石

人类基因组里的病毒化石

段承焉

有件事不知道大家有多了解，就是在人类基因组当中，有多达 8%的序列来自于反转录病毒。

要知道在基因组当中，真正编码蛋白质的序列，只有 1.5%。你以为你是你，可惜你的基因组不这么认为……

这里边有一些病毒是在恐龙那个年代就跑到了人类祖先的基因组里，有的是在人和猴子分道扬镳的时候就和人在一起了，有的似乎在人类走出非洲之前才偷偷溜进来。

沧海桑田，斗转星移，人类的祖先走过了亿万年，这些埋藏在基因组里的病毒化石见证了一切……

想起来后背似乎有点发凉。

这些「病毒化石」的后面可能是一场场腥风血雨，洪荒的时代，危险的病毒如诅咒般突然降临，绝大部分祖先——此时可能还是在树林里撒欢的小兽——都挂了，剩下的因为变异而获得抗性，存活了下来。此时狡黠的病毒改变了策略，它们选择放弃「毒」性——不继续在宿主间传播，而是摇身一变成为宿主基因组的一部分。

这些病毒就这样销声匿迹，甘为化石了？naive！看似是角逐中失败的一方，失去了在不同个体间传播的能力，可事实上，这种改变使得它们可以在同一个基因组上大量传播了——它们成了「反转录转座子」。如果我们以在同一个细胞内的拷贝数来衡量一个病毒成功与否，这些嵌入基因组的病毒才是真的「人赢」——这个指标竟然是具有感染活性病毒的 30 倍！

其实如果这些嵌入基因组的病毒只是复制自己玩一玩，事情好像还不是很复杂，毕竟基因组中的非编码序列有 99%，多出这么一撮似乎问题不大。但是，凡事就怕个但是……但是很多嵌入病毒的拷贝会处在与基因表达调控密切相关的区域内，事情变得复杂起来了。基因的表达，受到各种外界和内在因素的影响，可临到最后，人类的基因要如何表达，还要听命于几百万年前潜伏进基因组的病毒……好可悲……

如 2010 年所报道的，三个胚胎干细胞调节蛋白——OCT4、NANOG 和 CTCF 的表达，在嵌入病毒的影响下发生了很大的改变（Nature Genetics, 2010; 42 (7): 631）。你想想你是怎么从一枚受精卵变成一个小 baby 的，这背后有一只推手竟来自病毒……多年前人与病毒的那一场较量，到底谁是赢家，恐怕还不好说呢。

不过从目前来看，似乎是一个双赢的结果。据说在恐龙还统治着这个星球的时候，病毒给人类，以及所有真兽亚纲动物的祖先，带来了胎盘。形成胎盘所需的合胞体蛋白原本是一种病毒蛋白，现存的动物似乎已经把合胞体蛋白基因驯化，变成真正的自己的基因，可这个星球上的第一个胎盘，却极可能是病毒带来的……

图片是达·芬奇手稿，来自：Universal Leonardo: Leonardo da Vinci online › The foetus in the womb : Enlarged Image

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2015-12-18