编辑推荐：一项新的有袋动物研究表明，埋藏在DNA中的病*化石可能会防止未来的病*感染。
古病*化石保存在包括人类在内的所有动物的基因组中，长期以来被视为垃圾DNA。但它们真的是垃圾吗，还是真的有用处呢?
新南威尔士大学悉尼分校的研究人员对13种澳大利亚有袋类动物的DNA和RNA进行了检测，他们认为病*化石可能有助于保护动物免受感染。
“这些病*片段被保留是有原因的。新南威尔士大学生物技术和生物分子科学学院的博士生兼首席研究员艾玛·哈丁说：“在数百万年的进化过程中，我们预计所有的DNA都会发生变化，但这些化石被保存了下来，完好无损。”
“我们的研究表明，隐藏在动物DNA中的病*是如何被用来制造我们所说的非编码RNA的，这种RNA在动物细胞内执行任务，如保护动物免受外部感染。
“动物的DNA基本上捕获了病*序列，而病*序列曾对动物有害，但最终却利用它为自己谋利。”
如果哈丁女士是对的，她的理论可能对我们理解病*化石在人类DNA和整个动物王国中的作用具有重要意义。例如，如果病*试图再次感染细胞，病*化石可以转化为RNA，与病*特异性结合，并将其摧毁。
“这可能是一种类似于疫苗接种的机制，但会代代相传。通过保存病*化石，细胞对未来的感染具有免疫力。
“如果我们能证明它发生在有袋类动物身上，那么它也可能发生在其他动物身上，包括人类。
哈丁女士说：“因此，如果我们更仔细地观察我们DNA内的病*化石，我们可能会得到它们如何保护我们的线索。”
进化倒带
为了理解哈丁女士是如何得出她的结论的，我们有必要回顾一下1亿年前澳大利亚与南美洲、非洲和南极洲一起是冈瓦纳超大陆的一部分。
科学家认为，第一批有袋类动物起源于南美洲，后来通过南极洲迁移到澳大利亚。在这些南部地区缺乏竞争哺乳动物，可能让有袋动物进一步进化，目前大约有个物种生活在澳大利亚，大约个物种生活在南美洲。
哈丁女士说，当我们研究澳大利亚有袋类动物的基因组成时，病*化石的存在，即内源性病*元素(EVEs)，就像标记动物何时被感染的时间戳。
“我的研究着眼于澳大利亚有袋动物的EVEs，首先确定哪些类型的病*已经整合，其次调查它们是否在有袋动物细胞中发挥积极作用。
“我发现的一种病*来自博尔纳病*科(Bornaviridae)，这种病*第一次进入动物的DNA是在恐龙时代，当时南美洲和澳大利亚大陆仍然连在一起。
此前，博尔纳病*科病*被认为是在1亿年前进化而来的。但我在我们观察的几乎所有有袋动物DNA中都发现了一个1.6亿年前的DNA，所以能够对我们的进化史知识做出贡献是非常伟大的。
“通过了解病*是如何进化的，我们可以预测它们在未来可能发生的变化，并规划预防疫情的策略。”
转录工作
研究人员检查了袋獾、塔马尔小袋鼠、长鼻大袋狸、胖尾dunnarts、裸鼻袋熊、考拉和糖滑鼠的多个转录组——一个细胞中收集的所有RNA。他们还研究了假背袋狸、南方棕色袋狸、条纹负鼠、西部侏儒负鼠、帚尾负鼠和*脚岩袋鼠的单个转录组。
他们利用埃博拉病*和寨卡病*等现代病*的基因序列，在转录组中寻找匹配的古代有袋动物病*片段。通过转录组而不是基因组搜索的好处是，它可以在有袋类动物的细胞中找到仍然“打开”并被转录的病*片段——生成RNA，而不是停滞不前的化石。
哈丁女士说：“转录是EVEs在细胞中活跃的证据，可能在做一些功能性的事情。”
在多种已知的病*科中，有三种病*在有袋类动物中反复出现。
Bornaviridae、Filoviridae和Parvoviridae常见于真兽类(或胎盘类)哺乳动物，包括人类。哈丁女士说，她在有袋类动物中发现了一个独特的趋势，随着时间的推移，病*基因组的不同部分会以化石的形式保留下来。
“有趣的是，两种病*蛋白质的DNA蓝图在有袋动物中非常常见。这两种蛋白质是病*的核衣壳，也是一种复制所必需的酶。
“我们的假设是，这两种蛋白质是抗病*防御的良好目标，因此它们的副本一直保存在基因组中。这些拷贝可以阻断进入的病*基因组的区域，这样病*就不能正常地制造这些蛋白质。没有这些蛋白质，它就不能复制，免疫系统可以清除感染。”
受保护的物种
研究人员还发现了小RNA分子存在的证据，这些小RNA分子可以靶向并分解外来病*RNA链，这为抗病*假说增加了更多的砝码。
哈丁女士说：“我发现一些EVEs从基因组中拼接出来，产生了siRNA和piRNA——两种用于植物和动物(包括人类)免疫系统的分子。”
这些RNA分子在雄性有袋类动物的睾丸中富集，可能有助于保护后代免受病*感染。有袋类动物的发育与其他哺乳动物非常不同，它们出生时就没有一个功能完整的免疫系统，所以这些小分子可能会在它们成长过程中帮助它们保护自己。”
该研究基于13种有袋动物的35个样本的RNA序列数据。哈丁女士希望，未来的实验室研究将证明它们在病*免疫中的作用，这可能导致针对多种病*的新型RNA抗病*药物的开发。
这项研究最近发表在《VirusEvolution》杂志上，还一篇综述发表在《MicrobiologyAustralia》杂志上。
来源：VirusEvolution
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