病毒与生命树中的生物共享基因

一项新的研究发现，病毒只与不是宿主的细胞共享一些基因。研究人员在“微生物学前沿”杂志上发表的这项研究表明，病毒与各种细胞生物交换基因并成为多样性的代理人。

该研究着眼于病毒和生命的所有超级域或域中的蛋白质结构：从称为细菌和古细菌的单细胞微生物到真核生物，包括动物，植物，真菌和所有其他生物。

伊利诺伊大学和COMSATS信息技术研究所研究员Arshan Nasir说：“通常将病毒定义为与宿主有关，但这种做法限制了我们对病毒 - 细胞相互作用的理解。”他与Gustavo Caetano-Anolles一起领导了这项新研究。，作物科学教授，I。大学Carl R. Woese基因组生物学研究所和韩国仁川韩国极地研究所高级科学家Kyung Mo Kim的附属机构。

“最近的研究表明，生物体可以与其他生物体形成伙伴关系并生活在社区中。例如，许多细菌和古细菌物种存在于人体内和体内，构成人类微生物群，”纳西尔说。

例如，感染古细菌和细菌的病毒不会感染真核生物。然而，研究人员表示，他们仍可能以无害的方式与他们没有感染的生物相互作用。

纳西尔说：“我们想研究病毒和细胞生物的基因组，寻找从病毒到细胞的基因转移的可能痕迹，超出我们已经知道的病毒与宿主的相互作用。”

该团队使用生物信息学方法分析生物体的基因组和感染它们的病毒。研究小组研究了蛋白质的功能成分，而不是专注于几代人可以改变的基因序列，他们称之为褶皱。每个折叠 - 在生活的所有领域中有超过1,400个 - 具有独特的3-D结构，可执行特定操作。研究人员说，由于褶皱对蛋白质功能至关重要，因此即使编码序列的序列因突变或其他过程而发生变化，它们仍然保持稳定。

纳西尔说：“这使得蛋白质在很长一段时间内成为可靠的进化变化标记，特别是对于臭名昭着的变异病毒。”

Caetano-Anolles说，研究人员发现，生命和所有类型病毒的所有超级生物都存在数百个折叠，这表明它们来自所有生命形式的古老祖先。

然而，有些折叠只发生在一个超级大国和感染它的病毒中，这表明仅在该组病毒与其宿主之间转移遗传物质。在总共约2,000个褶皱超家族中，该团队发现了一个专属于古细菌的病毒和感染古细菌的病毒，29仅由细菌和感染它们的病毒共享，37个是真核生物及其病毒所独有的。

研究人员表示，该数据还指出了其他一种尚未知的机制，它允许病毒与细胞交换遗传物质。

纳西尔说：“我们在细胞生物体中发现了许多病毒标志基因，这些基因不会感染这些病毒。”“这对细菌病毒和真核生物尤其明显，可能是因为细菌与真核生物相互作用的方式更多。”

“虽然人们往往只考虑感染和杀死宿主的病毒，但我们已经知道病毒有时会进入细胞并将其遗传物质整合到细胞中而不会杀死它，”Caetano-Anolles说。他说，在单细胞生物的情况下，这些基因有时会传给后代。

人类DNA也含有病毒残留物。

“例如，一些复古元素和转座子被认为起源于古代病毒，”纳西尔说。逆转录元件是从RNA病毒复制到DNA中并插入非病毒生物的基因组中的序列。转座子，也称为“跳跃基因”，可以从基因组的一部分移动到另一部分。

“如果你有一个实体在某个时候是病毒并被加入到基因组中，那将成为有机体分子遗传的一部分，”Caetano-Anolles说。

该团队还发现了大量病毒特异性蛋白质折叠，这些折叠在任何细胞基因组中都不存在。

“这表明病毒可以产生新的基因，并可能将这些基因转移到细胞生物体中，”纳西尔说。

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