近日來自美國波特蘭州立大學(xué)的研究人員在一個冒泡的火山溫泉有害環(huán)境中，發(fā)現(xiàn)了一個新病毒基因組，看起來它是一種DNA病毒和RNA病毒的重組產(chǎn)物——一種前所未見的天然嵌合體。這一研究發(fā)現(xiàn)發(fā)布在4月19日的《Biology Direct》雜志上。

“這是一種神獸般的病毒，但它確實存在，”病毒學(xué)家Ken Stedman在4月17號亞特蘭大召開的美國宇航局天體生物學(xué)會議上報告他的實驗室發(fā)現(xiàn)時表示。

“在北部加利福尼亞拉森火山國家公園Boiling Springs湖酸性水域的細菌群落中，病毒是唯一的捕食者，”Stedman說。為了更好地了解有些什么類型的病毒存在那里，Stedman和他的同事們對來自Boiling Springs湖樣本的成千上萬條病毒序列進行了宏基因組分析（metagenomic analysis），因此獲得了一些意外的研究發(fā)現(xiàn)：一條DNA編碼了一種至今只在RNA病毒衣殼中能看得到的蛋白質(zhì)。通過與其他遺傳片段序列進行比對，他們獲得了一個完整的病毒基因組。

在這一基因組中，研究人員發(fā)現(xiàn)了一條RNA樣序列毗鄰于DNA病毒所獨有的一個復(fù)制蛋白的序列。由此生成了一個單鏈環(huán)狀基因，稱之為BSL RDHV（Boiling Springs湖RNA-DNA雜交病毒的簡稱），這似乎是由兩種完全無關(guān)的病毒組重組事件所導(dǎo)致。這一RNA基因并非是由可生成逆轉(zhuǎn)錄酶的病毒所造成，逆轉(zhuǎn)錄酶是一種可將RNA轉(zhuǎn)變?yōu)?/SPAN>DNA的重要酶。因此目前還不清楚的RNA基因是如何最終進入DNA基因組中的。“我們不知道它是如何發(fā)生的，但是我們知道它確實發(fā)生了，”Stedman說。

Stedman提出了兩種可能的解釋。在一種情況下，一種RNA病毒、一種DNA病毒和一種逆轉(zhuǎn)錄病毒同時感染了同一個細胞，逆轉(zhuǎn)錄病毒利用它的你轉(zhuǎn)錄酶將RNA基因轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€DNA拷貝，和DNA病毒基因組混到了一起。這樣的情況在環(huán)境中存在自由浮動的逆轉(zhuǎn)錄酶時有可能發(fā)生。另一種情況，就是一種特殊的病毒連接酶蛋白（可將核酸膠連到一起）有可能將不同的DNA和RNA鏈連接到了一起，生成了雜交編碼，然后復(fù)制成了DNA。Stedman說盡管有些牽強，兩種情況也還是有可能發(fā)生的。

為了確定相似的病毒是否存在于其他環(huán)境中，研究人隨后對全球海洋調(diào)查（Global Ocean Survey）的序列數(shù)據(jù)庫進行了篩查，發(fā)現(xiàn)有三種病毒序列包含相同的兩個基因。Stedman 說“在很多情況下，這一序列或是匹配DNA蛋白或是RNA蛋白，因此事實上確實有不少。但我們目前還不能將它們聯(lián)系到一起，至少我們還不能肯定地說。”

宏基因組分析給予研究人員的只是病毒的基因組圖譜，而若非病毒自身或它的宿主。德克薩斯大學(xué)進化遺傳學(xué)家Cédric Feschotte 說：“該方法的不利之處是對在環(huán)境樣本中發(fā)現(xiàn)的病毒生物學(xué)所能推知的甚少。目前尚不清楚這些病毒是否是它們自身病毒群好的代表。”Stedman承認存在局限性，并表示計劃進一步地取樣來研究這些問題。

但事實上，這種獨特病毒的存在表明在數(shù)十億年前分歧的譜系間可能發(fā)生了重組。美國國立衛(wèi)生研究所進化遺傳學(xué)家Eugene Koonin 說：“科學(xué)家們一直猜測在遺傳系統(tǒng)的進化過程中的最早期階段一個關(guān)鍵的方面參與了一些小的不同的病毒樣遺傳元件激烈的重組和融合。Stedman的研究發(fā)現(xiàn)證實了兩種不同的病毒間確實發(fā)生了這樣的重組，有可能是病毒進化的一條重要途徑。”

“發(fā)現(xiàn)DNA病毒和RNA病毒之間存在明顯的雜交模糊了兩種主要病毒組之間傳統(tǒng)的界限，進一步突出了病毒世界的可塑性，以及在病毒實體中存在嵌合體這種看似無限的可能，”Feschotte說。如果是這樣，有可能有更多嵌合體存在于那里，只等待病毒學(xué)家發(fā)現(xiàn)它們。