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在这场基因捉迷藏的终极游戏中，弗吉尼亚理工大学的科学家们发现了几个例子，在这些例子中，他们发现巨大的病毒基因组——有些是完整的——嵌入了宿主的基因组中。今天(11月18日)发表在《自然》杂志上的研究结果表明，巨型病毒的这种整合可能比以前认为的更普遍，而且这些病毒可能是真核生物遗传多样性的一个未被充分认识的来源。
澳大利亚昆士兰大学的病毒学家卡伦·温伯格(Karen Weynberg)没有参与这项工作，他告诉《科学家》杂志:“我们一直认为，能够整合到宿主基因组中的(巨型病毒)并不常见。”“现在他们已经证明，这些病毒能够在比我们想象的更广泛的范围内整合。这将是开创性的，我认为人们将更多地关注这些病毒的出现地点。”
巨型病毒之所以如此命名，是因为它们往往比普通病毒大10倍左右，自2003年被发现以来，一直挑战着病毒学的传统观念。除了它们异常大的尺寸外，它们的基因组有时还包括来自细菌和真核生物的遗传贡献，包括代谢基因。正因为如此，在基因组水平上，“它们不一定看起来像病毒”，弗吉尼亚理工大学病毒学家、该研究的合著者弗兰克·艾尔沃德(Frank Aylward)说。
在艾尔沃德实验室开始他的博士后生涯时，穆罕默德·莫尼尔·莫尼鲁扎曼开始在国家生物技术信息中心的许多数据库中可获得的所有基因组中寻找一些巨大的病毒标记基因——这是一种探索性的尝试，看看得到了什么。虽然大多数基因出现在被标记为病毒的基因组中，但莫尼鲁扎曼说，他对有多少这些巨型病毒基因出现在被标记为属于微观海洋浮游植物的基因组中感到惊讶。
艾尔沃德和莫尼鲁扎曼一开始以为他们可能受到了污染。但当他们更仔细地观察时，他们注意到基因信号表明，部分病毒已经被纳入了宿主的基因组中。根据这一假设，研究小组在65个公开可用的绿藻基因组中寻找这种整合的系统证据，其中一些已知是巨型病毒的宿主。
巨病毒牛头油球菌病毒(OtV-1)感染其宿主牛头油球菌，已知最小的自由生活真核生物。箭头指向宿主细胞吸收的附着部位。凯伦weynberg
Moniruzzaman和他的同事们开发了一种叫做ViralRecall的生物信息学工具，根据几种线索来识别藻类基因组中疑似具有病毒起源的区域。例如，他们使用该工具扫描特定的病毒标志基因，两个基因组之间的明确界限，病毒和宿主之间的共享基因，以及被认为是由宿主分子机制引起的整合病毒序列中的非编码内含子和大量重复的存在。
研究人员在12个宿主基因组中发现了18个“巨大内源性病毒元素”(GEVEs)的例子，这意味着一些宿主的遗传密码中集成了不止一个这样的GEVEs。在某些情况下，病毒的贡献是碎片化的，只代表病毒基因组的一小部分。但在两个样本中，整个病毒基因组似乎已经进入了浮游植物，构成了宿主基因的10%。总的来说，这些基因变异基因贡献了78到1782个基因。
艾尔沃德说:“这实际上打开了一条巨大的水平基因从病毒转移到真核生物的通道。”“一旦你看到这些巨大的内源性病例，就会有各种各样的可能性。”
通过系统发育分析，Moniruzzaman能够将geve追溯到藻病毒科和迷你病毒科的成员，这两个不同的群体已经提供了关于巨型病毒的许多已知信息。例如，第一个让科学家们注意到它们存在的发现是从英国的一个冷却塔中分离出的一种迷你病毒。
综上所述，结果表明巨型病毒的内源性作用可能比以前认为的更普遍。犹他大学(University of Utah)的进化遗传学家内尔斯·埃尔德(Nels Elde)说:“他们建立了这个新工具，然后看到了这么多这样的病例，即使只是第一次，有些有限的扫描，这一想法相当令人惊讶。”埃尔德没有参与目前的工作。“他们已经建立了一个间接的案例，但有几条互补的证据看起来相当有力。”
Elde敦促谨慎接受该团队对整合病毒基因组中重复的分析作为内源性的证据。之前的研究，包括他对痘病毒(其巨型病毒的地位存在争议)的研究表明，病毒能够在没有宿主的情况下进行快速、大规模的基因复制。在论文中，作者强调，他们在内源性病毒中发现的复制比在自由生活的比较中发现的复制要多得多。
下一步可能涉及到更广泛地研究生命之树。科学家们不确定这些病毒究竟能感染多少不同的生物，但这项研究的目标是绿藻门的绿藻，它们与现代陆地植物有着共同的祖先。
Weynberg和Elde都说，下一步应该是研究这些引入的病毒基因是否会给宿主带来功能变化。例如，大约10%的人类基因组被认为来自内源性逆转录病毒，其中一些基因已被用于生殖和大脑功能。
Weynberg说:“我喜欢这篇论文真正关注的是病毒在塑造宿主基因组方面的影响，然后这种影响也会渗透到宿主的进化中。”“一旦这些病毒融入宿主基因组并在几代人之间持续存在，它也开始带来好处。这确实凸显了病毒与宿主的亲密关系。”
