细胞核起源于病毒?( 三 )


所以从某种程度上来说, “病毒只是把古细菌当做大衣穿了起来, ”贝尔说 。 他指出, 如果这个模型是正确的, “你可以说每个人体细胞的核心都是一个病毒” 。
有争议的起源
自从武村和贝尔的早期的论文发表以来, 一些发现与细胞核起源于病毒的观点相吻合 。 例如, 科学家们发现了巨病毒家族树的所有分支, 拓宽了我们对它们演化的理解, 特别是它们与宿主交换的重要基因——在某些情况下, 它们窃取了这些基因, 又重新还给了细胞 。
此外, 2017年, 研究人员还发现了一种病毒, 它在细菌宿主体内构建了一个病毒工厂 。 在此之前, 似乎只有感染真核生物的病毒能制造病毒工厂 。 因此, 在原核生物中发现病毒, 说明很早之前可能就发生了类似的过程, 并导致了细胞核的产生 。
就2017年发现的这个病毒而言, “这种类似细胞核的结构不是以膜为基础的, ”武村说, 这使得它与许多病毒工厂和真核细胞核不同 。 不过, 他还是觉得, 病毒能在原核细胞内围绕其基因组构建保护性的隔室, “强有力地表明, 在古老的真核细胞中......病毒(可能)制造了同样的隔室” 。
就在2020年, 研究人员在冠状病毒制造的双层膜病毒工厂中发现了孔隙, 这些孔隙奇怪地让人联想到细胞核上的核孔 。 威斯康星大学麦迪逊分校的演化生物学家戴维·A·鲍姆(David A. Baum)在一封电子邮件中写道:“如果这个结果成立, 并且假设形成孔隙的蛋白质不是来自真核生物的基因组, 那么它确实能成为应对反病毒模型的依据 。 ”
不过, 鲍姆并不认为病毒与细胞核的起源有关 。 对他来说, 这个想法只会让事情变得更复杂 。 他写道:“细胞核产生的过程中有什么困难需要病毒来解决呢?”
鲍姆和他的表弟、伦敦大学学院的细胞生物学家巴兹·鲍姆(Buzz Baum)一起提出了一个不同的假说:细胞核其实是早期古细菌外膜的残余物 。 本质上讲, 他们认为一个早期古细菌开始通过这些探索性的膜泡接触周围的世界, 并与细菌产生联系 。 随着时间的推移, 这些膜泡不断增长, 直到它们再次融合到一起——产生了新的外膜和内膜褶皱, 并催生了其他细胞内隔室 。 “已知与真核生物亲缘关系最近的生物具有广泛的细胞外突起”, 它们与原核生物相互作用, 戴维指出, “与我们提出的模型惊人地相似” 。
至于有些证据显示, 病毒给予了真核生物一些最重要的核蛋白, 他最担心的是难以确定这一过程的方向性 。 “病毒是最贪婪的小偷, ”他说, 所以它们不断地从宿主那里获取基因 。 “我认为我们必须非常谨慎地确定是否已经发现了病毒和真核生物之间的相似之处 。 我们尚不清楚是它们把基因给了真核生物, 还是真核生物给了它们 。 ”
巴黎—萨克雷大学的微生物生态学家、法国国家科学研究中心的科研主任普瑞菲卡西翁·洛佩斯-加西亚(Purificación López-García)同样不相信真核生物依赖来源于病毒的蛋白 。 她说:“根本没有证据表明病毒与细胞和细胞核之间存在任何同源关系” 。
然而洛佩斯-加西亚也不同意鲍姆表兄弟提出的膜泡模型 。 她和同事认为真核生物并不是起源于那个吞噬了细菌(后来成为线粒体)的古细菌 。 相反, 在他们看来, 因为发生了更早的共生事件, 古细菌已生活在一个更大的细菌内部 。 “因此, 在我们的模型中, 细胞核来自这个古细菌, 而细胞质则来自细菌 。 ”她解释说, 这个二重模型包含了未成形的线粒体 。
但武村说, 这些假说是有缺陷的, 因为它们充其量只能 “解释细胞核的出现”, 它们缺乏演化上的逻辑, 无法解释为什么基因组要被框起来, 以及为什么制造蛋白质的部件被排除在外 。 这也是贝尔所坚持的一个观点:他认为其他任何假说都不能解释为什么转录和翻译过程会分离开来 。

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