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[闲聊] 为什么没有给身体带来增益的病毒呢？

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我心澄明 发表于 2022-1-13 12:27:03 | 只看该作者 打印 上一主题 下一主题
 
先问是不是。有。
2016年，一项研究[1]认为病毒是人类演化的主要驱动力：

  • 自“人猿相揖别”以来，人体合成的蛋白质在结构和组成上的变化有30%由病毒导致，与病毒相互作用的蛋白质发生适应的速度是其它蛋白质的三倍。
  • “近亲物种产生不同机制来执行DNA复制、膜细胞器生成等相同细胞功能”的现象，就可以用病毒带来的选择压去解释。
人类和人类在历史上的各个祖先物种的大量性状是内源性逆转录病毒基因在长期的随机突变里搞出来的。在你的基因组里，有一千多个古代逆转录病毒打进来的基因片段，占了约29亿碱基对中的8%，其中一些在发挥重要的生理功能，另一些还能制造具有感染力的病毒；而你自己编码蛋白质的基因占了1.5%，算上调控序列和功能已知的RNA基因也只有3%；以基因组稳定性计算，人基因序列中的80%不应有直接功能。这些可辨认的病毒片段可能是30~40次感染带来的，而“某病毒感染全人类或全体人类的遥远祖先”的事情在历史上可能反复发生了成百上千次。

  • 人的记忆力可能关系到病毒片段，现在Arc基因的行为仍然很像病毒[2]。
  • 内源性逆转录病毒编码的BANCR可能通过增大心脏塑造了人类的体型。
  • 人内源性逆转录病毒在胚胎含有1~2个细胞时最为活跃，调控人类胚胎的发育。随着发育进行，病毒基因的活性逐渐下降，但仍在一部分细胞里表达。检测病毒基因活性可以判定胚胎发育阶段[3]。
  • 人内源性逆转录病毒HERV-K从人类胚胎含有个位数细胞的阶段开始表达，指导产生病毒蛋白和激活胎儿发育的关键基因，这些病毒蛋白可以干扰外源病毒进入胚胎细胞的过程。该病毒进入人类基因组的历史可能只有20万年[4]。
  • 人内源性逆转录病毒HERV-H指导产生的RNA负责开关早期胚胎的一些基因。研究发现[5]13个HERV-H开关帮助保持早期胚胎细胞的多能性，阻断这些病毒基因的活动会造成胚胎停止发育。进一步实验发现，这些RNA能将成人细胞逆转为多能干细胞。
  • 合胞蛋白由胎盘中直接接触子宫的一部分细胞产生，引导胎盘结合母体组织。合胞蛋白与逆转录病毒包膜蛋白env[6]几乎一样。在人类基因组中，指导产生合胞蛋白的基因看起来就是内源性逆转录病毒基因，旁边还有两个目前看来无功能的病毒基因（gag和pol）[7]。哺乳动物合胞蛋白基因有许多种，可能来自不同的病毒[8]，其它许多病毒基因也有差异[9]。
  • 根据2015~2016年的遗传学研究，约6500万年前作为我们祖先的早期哺乳动物没有胎盘，该构造可能整个都是内源性逆转录病毒搞出来的。另一些研究显示，胎盘相关的事件或许有1.5亿~2亿年历史。
  • 多种内源性逆转录病毒参与了免疫系统的开关。
不限于逆转录病毒，各种病毒从冥古宙以来便在不同物种间传递信息、是水平基因转移的重要来源，增加了所有物种的基因多样性，自然也涉及人类和人类在历史上的所有祖先物种的演化。早在地球生物的最后共同祖先演化为古菌、细菌、真核生物之前，病毒便在早期演化中发挥核心作用。现在，病毒仍然是地球上规模最大的未被探明的遗传多样性储存库。
致死的噬菌体在全世界·全历史上大量击杀细菌等微小生物，非致死的温和噬菌体一直在细菌等生物间传递基因片段、改变它们的性状，由此干涉人和人类祖先的消化道菌群和体表菌群，间接影响营养状况、疾病和行为。人肠道病毒组还在研究中。
比这再高一个层次，你可以理解，人类演化过程中互动的所有细胞生物都是病毒参与塑造的，你的食物，能伤害你的各种生物，各种来源于生物的工具·药物·日用品等，用来对付生物的武器·药物·防护用品等，各种仿生学制品和人体工学产品，都有病毒投下的影子。
最近几百年里，人类掌握了巨大的力量，对其它生物造成日益增长的影响。我们的猎杀行为·环境破坏行为·排污等造成了多个物种的濒危、灭绝和适应。我们的身体有一部分是病毒，表现出病毒的行为也是理所当然的。

关于BANCR：
斯坦福大学医学院的Kitchener Wilson博士与其心血管研究所所长吴庆明教授等科学家合作的一项研究[10]发现，人类等大型灵长类动物心脏的增大是远古逆转录病毒打进人类基因组的DNA指导的长链非编码RNA“BANCR”操纵的。
该RNA只在上述动物胎儿发育中的心肌细胞和某些癌细胞里活跃。利用诱导多能干细胞技术，研究人员发现BANCR有助于发育中的心肌细胞迁移，并影响心脏尺寸。
啮齿类不会产生BANCR，在人工将其导入小鼠胚胎后，胚胎左心室异常增大。对大鼠心脏注入表达BANCR的病毒，也造成心脏增大。人类罕见的扩张型心肌病似乎也是BANCR表达水平超标引起的，患者心脏异常大且功能差、可能危及生命。
一系列证据表明，灵长类的远古祖先被病毒感染，导致一群灵长类有了更大的心脏、更强的血液供应能力，促进了体型的增大。

关于Arc：
Pastuzyn et al. The neuronal gene Arc encodes a repurposed retrotransposon Gag protein that mediates intercellular RNA transfer. Cell. January 11, 2018. doi: 10.1016/j.cell.2017.12.024.
Ashley et al. Retrovirus-like Gag protein Arc1 binds RNA and traffics across synaptic boutons. Cell. January 11, 2018. doi: 10.1016/j.cell.2017.12.022.
参考


  • ^David Enard, Le CAI, Carina Gwennap, Dmitri A Petrov. Viruses are a dominant driver of protein adaptation in mammals. eLife, 2016; 5 DOI: 10.7554/eLife.12469
  • ^Arc指导合成的蛋白质衣壳会随机地包裹上细胞里的短链RNA，就像病毒那样。
  • ^http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25658370
  • ^http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4503379/
  • ^http://www.nature.com/ng/journal/v48/n1/full/ng.3449.html
  • ^该病毒蛋白帮助病毒侵入宿主细胞
  • ^http://www.nature.com/nature/journal/v403/n6771/full/403785a0.html
  • ^小鼠和人的合胞蛋白基因就不一样
  • ^http://www.pnas.org/content/109/7/2184.long
  • ^https://doi.org/10.1016/j.devcel.2020.07.006



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标签：2016年人类演化相互作用细胞器驱动力
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网上回收站 发表于 2022-1-13 12:27:47 | 只看该作者
 
先问是不是。有。
2016年，一项研究[1]认为病毒是人类演化的主要驱动力：

  • 自“人猿相揖别”以来，人体合成的蛋白质在结构和组成上的变化有30%由病毒导致，与病毒相互作用的蛋白质发生适应的速度是其它蛋白质的三倍。
  • “近亲物种产生不同机制来执行DNA复制、膜细胞器生成等相同细胞功能”的现象，就可以用病毒带来的选择压去解释。
人类和人类在历史上的各个祖先物种的大量性状是内源性逆转录病毒基因在长期的随机突变里搞出来的。在你的基因组里，有一千多个古代逆转录病毒打进来的基因片段，占了约29亿碱基对中的8%，其中一些在发挥重要的生理功能，另一些还能制造具有感染力的病毒；而你自己编码蛋白质的基因占了1.5%，算上调控序列和功能已知的RNA基因也只有3%；以基因组稳定性计算，人基因序列中的80%不应有直接功能。这些可辨认的病毒片段可能是30~40次感染带来的，而“某病毒感染全人类或全体人类的遥远祖先”的事情在历史上可能反复发生了成百上千次。

  • 人的记忆力可能关系到病毒片段，现在Arc基因的行为仍然很像病毒[2]。
  • 内源性逆转录病毒编码的BANCR可能通过增大心脏塑造了人类的体型。
  • 人内源性逆转录病毒在胚胎含有1~2个细胞时最为活跃，调控人类胚胎的发育。随着发育进行，病毒基因的活性逐渐下降，但仍在一部分细胞里表达。检测病毒基因活性可以判定胚胎发育阶段[3]。
  • 人内源性逆转录病毒HERV-K从人类胚胎含有个位数细胞的阶段开始表达，指导产生病毒蛋白和激活胎儿发育的关键基因，这些病毒蛋白可以干扰外源病毒进入胚胎细胞的过程。该病毒进入人类基因组的历史可能只有20万年[4]。
  • 人内源性逆转录病毒HERV-H指导产生的RNA负责开关早期胚胎的一些基因。研究发现[5]13个HERV-H开关帮助保持早期胚胎细胞的多能性，阻断这些病毒基因的活动会造成胚胎停止发育。进一步实验发现，这些RNA能将成人细胞逆转为多能干细胞。
  • 合胞蛋白由胎盘中直接接触子宫的一部分细胞产生，引导胎盘结合母体组织。合胞蛋白与逆转录病毒包膜蛋白env[6]几乎一样。在人类基因组中，指导产生合胞蛋白的基因看起来就是内源性逆转录病毒基因，旁边还有两个目前看来无功能的病毒基因（gag和pol）[7]。哺乳动物合胞蛋白基因有许多种，可能来自不同的病毒[8]，其它许多病毒基因也有差异[9]。
  • 根据2015~2016年的遗传学研究，约6500万年前作为我们祖先的早期哺乳动物没有胎盘，该构造可能整个都是内源性逆转录病毒搞出来的。另一些研究显示，胎盘相关的事件或许有1.5亿~2亿年历史。
  • 多种内源性逆转录病毒参与了免疫系统的开关。
不限于逆转录病毒，各种病毒从冥古宙以来便在不同物种间传递信息、是水平基因转移的重要来源，增加了所有物种的基因多样性，自然也涉及人类和人类在历史上的所有祖先物种的演化。早在地球生物的最后共同祖先演化为古菌、细菌、真核生物之前，病毒便在早期演化中发挥核心作用。现在，病毒仍然是地球上规模最大的未被探明的遗传多样性储存库。
致死的噬菌体在全世界·全历史上大量击杀细菌等微小生物，非致死的温和噬菌体一直在细菌等生物间传递基因片段、改变它们的性状，由此干涉人和人类祖先的消化道菌群和体表菌群，间接影响营养状况、疾病和行为。人肠道病毒组还在研究中。
比这再高一个层次，你可以理解，人类演化过程中互动的所有细胞生物都是病毒参与塑造的，你的食物，能伤害你的各种生物，各种来源于生物的工具·药物·日用品等，用来对付生物的武器·药物·防护用品等，各种仿生学制品和人体工学产品，都有病毒投下的影子。
最近几百年里，人类掌握了巨大的力量，对其它生物造成日益增长的影响。我们的猎杀行为·环境破坏行为·排污等造成了多个物种的濒危、灭绝和适应。我们的身体有一部分是病毒，表现出病毒的行为也是理所当然的。

关于BANCR：
斯坦福大学医学院的Kitchener Wilson博士与其心血管研究所所长吴庆明教授等科学家合作的一项研究[10]发现，人类等大型灵长类动物心脏的增大是远古逆转录病毒打进人类基因组的DNA指导的长链非编码RNA“BANCR”操纵的。
该RNA只在上述动物胎儿发育中的心肌细胞和某些癌细胞里活跃。利用诱导多能干细胞技术，研究人员发现BANCR有助于发育中的心肌细胞迁移，并影响心脏尺寸。
啮齿类不会产生BANCR，在人工将其导入小鼠胚胎后，胚胎左心室异常增大。对大鼠心脏注入表达BANCR的病毒，也造成心脏增大。人类罕见的扩张型心肌病似乎也是BANCR表达水平超标引起的，患者心脏异常大且功能差、可能危及生命。
一系列证据表明，灵长类的远古祖先被病毒感染，导致一群灵长类有了更大的心脏、更强的血液供应能力，促进了体型的增大。

关于Arc：
Pastuzyn et al. The neuronal gene Arc encodes a repurposed retrotransposon Gag protein that mediates intercellular RNA transfer. Cell. January 11, 2018. doi: 10.1016/j.cell.2017.12.024.
Ashley et al. Retrovirus-like Gag protein Arc1 binds RNA and traffics across synaptic boutons. Cell. January 11, 2018. doi: 10.1016/j.cell.2017.12.022.
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C小静V0 发表于 2022-1-13 12:28:14 | 只看该作者
 
当然有呀。
比如利用牛痘病毒开发的疫苗帮我们战胜了天花，利用噬菌体的特异性治疗“超级细菌”，利用腺病毒开发的“重组腺病毒疫苗”在对埃博拉病毒和新冠时发挥重大作用，诸如此类的还有逆转录病毒等一大堆病毒。
鉴于有益的病毒很多，这里我们只详细介绍一个最典型的例子——噬菌体。

第1张图片
作为病毒，噬菌体跟别的病毒一样都需要寄生在宿主体内才能存活，不过其特别之处是专以细菌为宿主。
当一个噬菌体找到它的猎物时，会用其针管般的尾丝穿破细菌的表皮，就像蚊子吸血前先注入自己的唾液一样，噬菌体将它的遗传信息通过尾巴挤进细菌体内。
然后，就在几分钟之内，这个细菌就会被噬菌体接管。这个倒霉的细菌在不知不觉中变成一个僵尸，被噬菌体的遗传信息改装成了专门生产新的噬菌体的工厂。

第2张图片
而细菌本身所有的物质都被噬菌体所利用，加工成新的噬菌体。然后整个细菌内部就充满了新生成的噬菌体。
这些噬菌体一旦成熟，就会释放內溶素，这是一种强力的酶，可以将细菌溶解，从而释放出噬菌体，然后再进入下一个循环。

第3张图片

噬菌体侵染细菌的过程

鉴于噬菌体与宿主菌之间具有严格的特异性，因此我们可以通过噬菌体来治疗具有耐药性的“超级细菌” 。
相比较常用的抗生素，噬菌体作为治疗技术有着其独特的优势：

  • 一种噬菌体只侵染相应的细菌，并在细菌感染部位裂解该细菌，不会扩散，随着宿主菌的裂解而死亡，不会单独留存在体内，更不会繁殖。 所以对于体内有益菌，并不会造成影响。
  • 抗菌药物不易突破血脑屏障进入脑组织，噬菌体感染小鼠脑部并能原位增殖说明噬菌体可通过血 脑屏障。
  • 噬菌体在宿主菌体内繁殖速度快，在短时间内复制出许多子代噬菌体每个子代噬菌体与亲代噬菌体具有相同的侵染、复制能力，通过多代增殖，少量噬菌体就可杀灭许多细菌。一次给药，连续有效，直至消灭全部细菌。
  • 噬菌体存在自然界的各个角落，包括河水、土壤、污水中都存在。可以说，凡是有细菌的场所，就有相应噬菌体的存在，在健康人体的正常菌群中也广泛存在。所以，在人类寻找抗菌药物、治疗细菌性感染疾病中，噬菌体容易获取，是取之不尽的自然资源 。
  • 筛选裂解耐药菌株新噬菌体的周期短，有时仅需几周或几个月的时间。通过人工培养细菌、过滤除菌、纯化噬菌体、制备高效价噬菌体即可获得。研发成本较低，制剂常温保存即可。而开发一种新抗菌药物则可能需要几年甚至十几年。
由于噬菌体的诸多优势，早在1919年，加拿大科学家Felix D’Herele用噬菌体制剂对4例细菌性痢疾患者进行治疗，并获得成功，第一次证实噬菌体可作为药物裂解细菌。此后，逐渐开始用噬菌体治疗细菌感染：
1921年 Bruynoghe等最先使用噬菌体制剂治疗皮肤葡萄球菌化脓性感染，病情在2d内有所好转。
1931年，D’Herele和 DEliava在印度初次使用噬菌体治疗消化道烈性传染病霍乱，噬菌体治疗试验组的病死率为6.8%，而对照组的病死率为62.7%。
二十世纪三十年代美国制药公司开始销售以噬菌体为基本成分的治疗药物。
二十世纪六十年代，葡萄球菌噬菌体的溶菌液(SPL)被许可用于治疗人类疾病，应用噬菌体治疗抗菌药物治疗失败的600多例患者，80%的患者被治愈。
2009年英国皇家耳鼻喉专科医院对噬菌体治疗I期和II期慢性耳炎进行临床研究，安全性及效果均较好。噬菌体蛋白鼻腔喷雾剂还能有效预防中耳感染。
类似的例子还有很多，根据2012年的噬菌体治疗回顾性研究表明，153例各种感染性疾病患者曾接受噬菌体治疗，40%的患者获得满意的治疗效果(根除病原菌)， 6例患者因不良反应而停止治疗，其他未发现安全隐患。
不过噬菌体治疗技术虽好，但也有它的一些劣势：

  • 噬菌体死亡后，其蛋白质成分在细菌感染部位残留，这些成分作为抗原物质可激发机体产生免疫应答。免疫应答产生的抗体可阻止噬菌体吸附于细菌表面，从而影响噬菌体在细菌内的复制，会降低裂解细菌的能力。此外，机体的天然免疫也会将噬菌体清除。
  • 噬菌体携带一些毒素基因可能会给机体带来不利影响。倘若噬菌体基因组上存在有毒素基因，噬菌体杀死细菌的同时可能会产生毒素，对人体有毒害作用，存在安全隐患。
  • 细菌内的噬菌体只有达到一定浓度时才开始增殖。噬菌体接种过早或剂量不当时可能会在开始增殖之前就被免疫系统消灭。因此，把握噬菌体的最佳接种时间和接种方式与剂量将成为实施噬菌体治疗技术的难点。
不过鉴于噬菌体在面对超级细菌的独特优势，科学家们正在利用现代分子生物学技术，采用适当的基因改造策略，提取噬菌体中细胞壁裂解酶、噬菌体内溶素等有效成份作为抗菌药物，这样既可保持噬菌体杀菌活性，又不会引起免疫反应 。
并且，这些活性成份与其他抗菌制剂联合使用时还可提高抗菌效果，对目标细菌产生协同疗效应。
随着科学的进步，后续噬菌体还将在人类与细菌的拉锯战中发挥更大的作用。
参考文献
1.张立丽，李宁，赵秀英.噬菌体治疗研究进展[J]. 北京医学，2011，33(3):232-235.
2.李刚，胡福泉. 噬菌体治疗的研究历程和发展方向[J]. 中国抗生素杂志，2017，42(10):807-813.
3.徐焰，熊鸿燕. 噬菌体溶菌机制研究进展[J]. 重庆医学，2003，32(1):106-108.
4.陈晓春，王继文，曹永长，等.噬菌体在疾病治疗方面的应用与研究[J]. 动物医学进展，2005，26(1):32-35.
5.孙伟，朱春宝.噬菌体治疗细菌感染的研究[J]. 国外医药(抗生素分册)，2005，26(2):54-58，69.
6.陈敏，史久华.噬菌体蛋白鼻腔喷雾剂能预防中耳感染[J]. 国际生物制品学杂志，2007(5):83.
7.韩晗，李雪敏，王爽，等. 噬菌体作抗菌剂使用的安全性评价研究进展[J].江 苏 农 业 科 学 ，2017，45 (22):18-23.
8.Beutin  L, Hammerl JA, Strauch E, et al. Spread of a distinct Stx2-encoding  phage prototype among Escherichia coli O104: H4 strains from outbreaks  in Germany, Norway, and Georgia [J]. J Virol, 2012, 86(19): 10444-10455.  
9.Pagne RJ, Jansen VA. Understanding becteriophage therapy as a density dependent kinetic proces[J]. J Theor  Biol, 2001, 208(1): 37-48.
10.Burowes B, Harper DR, Anderson J, et al. Bacteriophage therapy: potential uses in the  control of antibiotic-resistant pathogens[J]. Expert Rev Anti Infect  Ther, 2011, 9(9): 775 -785.
11.Whitman WB, Coleman DC, Wiebe WJ. Prokaryotes: the un-sen majority[J]. Proc Natl Acad Sci USA, 1998, 95(12): 6578-6583.
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地板
再爱我一次 发表于 2022-1-13 12:28:36 | 只看该作者
 
”绝对“的好有点难说，一般意义上的好病毒那当然是有的[1][2][3]。比如有些逆转录病毒干脆就是与宿主长期共生的，还能提供特别关键的功能（一般认为哺乳动物的胎盘发育就沾了逆转录病毒的光）；比如科学家也在尝试使用病毒来治疗疾病（不少基因疗法用的就是病毒载体），等等。
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5#
mlj252 发表于 2022-1-13 12:29:22 | 只看该作者
 
线粒体算不算
没有它人类就挂了
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6#
好姑娘罗爷_ 发表于 2022-1-13 12:30:11 | 只看该作者
 
我觉得噬菌体对于人类来讲就挺友好的（
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