《木偶奇遇記》中和藹可親的老木匠皮帕諾和匹諾曹的故事，很多人都非常熟悉。可你知道嗎？在攜帶生命密碼遺傳信息的基因世界里，竟然也有皮帕諾和匹諾曹一樣的“神存在”。日前，法國(guó)科學(xué)家在研究中新發(fā)現(xiàn)的三種潘多拉病毒，可能擅長(zhǎng)創(chuàng)造全新的基因，并在病毒龐大的基因組中發(fā)現(xiàn)了許多“孤兒基因”。潘多拉病毒的“魔盒”是如何制造新基因的？帶著好奇，記者采訪了研究病毒的科學(xué)家。

直徑1微米，病毒界的“大塊頭”

2013年，科學(xué)家分別在智利中海岸河流沉積物表層和澳大利亞墨爾本附近一個(gè)淡水池塘底部泥漿中發(fā)現(xiàn)了兩種全新的巨大病毒。科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，它們與其他已知病毒迥然不同，只有6%的基因與地球上其他生物的基因類(lèi)似，擁有一個(gè)完全獨(dú)立的基因譜系，其獨(dú)特性屬于一個(gè)全新的分類(lèi)。于是，這兩株病毒分別被命名為咸潘多拉病毒和甜潘多拉病毒。

“在病毒世界里，潘多拉病毒可是‘大塊頭’，比目前人類(lèi)已知的所有病毒都要大得多。”6月24日，南開(kāi)大學(xué)藥物化學(xué)生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室劉新奇教授開(kāi)門(mén)見(jiàn)山地對(duì)科技日?qǐng)?bào)記者說(shuō)，“這類(lèi)病毒直徑達(dá)到1微米，基因組包含了190萬(wàn)到250萬(wàn)堿基對(duì)的DNA，體積在病毒界位居第二，基因組規(guī)模位居第一。”

劉新奇介紹說(shuō)，潘多拉病毒寄居在變形蟲(chóng)體內(nèi)，形狀和細(xì)菌非常相似。此前，人類(lèi)發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)傳統(tǒng)病毒的直徑在10納米到500納米之間，人類(lèi)已知的最大病毒“梅格病毒”的大小不過(guò)440納米，“潘多拉病毒的遺傳密碼的大小，超過(guò)梅格的兩倍。”劉新奇邊說(shuō)邊比劃道，“目前，科學(xué)界仍然不清楚為何這種細(xì)胞形態(tài)會(huì)演變成病毒，有人猜測(cè)它們可能是為生存而進(jìn)行了自我進(jìn)化；還有一種科學(xué)猜測(cè)，可能是從寄主那里獲取遺傳信息，從而使它們以不尋常的基因組存活下來(lái)。”

擅長(zhǎng)創(chuàng)新，制造的基因形單影只

這種體型碩大的病毒會(huì)不會(huì)威脅人類(lèi)健康？面對(duì)記者疑惑，劉新奇笑著說(shuō)：“病毒能否攻擊人，得看它與人類(lèi)親緣關(guān)系遠(yuǎn)近。人類(lèi)基因在不斷進(jìn)化，病毒封存時(shí)間越長(zhǎng)，與人類(lèi)關(guān)系越遠(yuǎn)越無(wú)害。雖然這些巨型病毒能攻擊阿米巴變形蟲(chóng)，但是它對(duì)人類(lèi)健康沒(méi)有危險(xiǎn)。”

采訪中記者了解到，迄今為止，科學(xué)家一共發(fā)現(xiàn)了六種潘多拉病毒。這些病毒來(lái)源地散布世界各地，相距甚遠(yuǎn)，病毒的形態(tài)和功能雖然非常相似，但研究發(fā)現(xiàn)，每種病毒間的基因組相似程度不高，編碼蛋白質(zhì)的基因中甚至只有一半相同。“現(xiàn)代生命科學(xué)一般認(rèn)為，地球上所有生物有著共同祖先，大多數(shù)基因在各種生物中都有相似度很高的同源基因。”劉新奇解釋說(shuō)，在潘多拉病毒身上，發(fā)現(xiàn)了許多在其他生物中找不到的序、似乎無(wú)親無(wú)故的基因。“這些基因好比沒(méi)有父母的孩子，在DNA世界里形單影只，好比一個(gè)個(gè)‘孤兒’。”雖然科學(xué)家早已在其他生命體中捕捉到了這種“孤兒基因”，但在潘多拉病毒身上，“孤兒基因”特別多，而且相互間也不盡相同。

“這些基因不是從祖先那里繼承來(lái)的遺產(chǎn)，而是每種病毒自己的全新發(fā)明。”劉新奇認(rèn)為，這一研究觀點(diǎn)若能得到科學(xué)證實(shí)，不僅意味著潘多拉病毒特別擅長(zhǎng)基因創(chuàng)新，其“創(chuàng)新”機(jī)制更有助于解開(kāi)生物進(jìn)化中新基因起源之密。

孤兒基因，生命里的“奇跡”

翅膀蛋白控制昆蟲(chóng)飛行，珊瑚、水母等長(zhǎng)有蟄刺細(xì)胞，北極鱈魚(yú)特別抗凍……科學(xué)證實(shí)，這些獨(dú)特的功能都是由孤兒基因操縱演化而來(lái)。以往，生物學(xué)家們普遍認(rèn)為，大多數(shù)的基因都可以被劃到幾大家族中，而且每個(gè)家族都有著數(shù)百萬(wàn)年的悠久歷史。可自從有了基因測(cè)序技術(shù)后，科學(xué)家們驚奇地發(fā)現(xiàn)，每個(gè)物種竟然有多達(dá)三分之一的基因總是形單影只。1998年，當(dāng)科學(xué)家完成酵母基因組測(cè)序后，發(fā)現(xiàn)有大約1/3的酵母基因好像找不到同家族的基因，“孤兒基因”從此進(jìn)入了生命科學(xué)家的視野。

每個(gè)基因都有可能在不經(jīng)意間被額外復(fù)制，多數(shù)復(fù)制出來(lái)的拷貝很快會(huì)消失殆盡，但也有些幸運(yùn)兒得以和正版基因一起行使職能，更有甚者居然能發(fā)展出全新的功能。“基因也好像動(dòng)物界常見(jiàn)的那樣，隨著一代又一代的繁衍，開(kāi)枝散葉最終會(huì)成一個(gè)個(gè)大的家族。”劉新奇說(shuō)道，“雖然有科學(xué)家不停地追溯，試圖為更多‘孤兒基因’尋找到‘祖先’。但迄今為止，其研究仍處于起步階段。”

再回首找不到來(lái)路，那是因?yàn)槲覀儚臎](méi)有走過(guò)。劉新奇認(rèn)為，如同匹諾曹由木頭雕琢而成一樣，孤兒基因其實(shí)是機(jī)緣巧合被自然逐漸雕琢而成的基因，“一旦揭開(kāi)面紗，將有助于我們?nèi)祟?lèi)更好地認(rèn)識(shí)生命，掌握未來(lái)。”劉新奇說(shuō)道。