病毒在地球上廣泛地存在。據(jù)估計(jì)，它們的數(shù)量是1031，是該星球上細(xì)菌數(shù)量的10倍，而且這一數(shù)字比銀河系中的恒星數(shù)量還要多。巨病毒（giantvirus）的特征具有異乎尋常大的基因組和病毒顆粒（包圍著病毒的遺傳物質(zhì)）。它們能夠編碼幾種潛在地參與蛋白生物合成的基因，這一獨(dú)特的特征已讓人們針對(duì)它們的起源提出不同的假說(shuō)。不過(guò)，在發(fā)現(xiàn)一組新的具有比之前已知的任何其他病毒更加完整的翻譯復(fù)合體基因的巨病毒之后，來(lái)自美國(guó)能源部聯(lián)合基因組研究所（JGI）、國(guó)家衛(wèi)生研究院（NIH）、加州理工學(xué)院（CalTech）和奧地利維也納大學(xué)的研究人員認(rèn)為這組巨病毒（被稱作Klosneuvirus）顯著地增加了我們對(duì)病毒進(jìn)化的理解。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2017年4月7日的Science期刊上，論文標(biāo)題為“Giantviruseswithanexpandedcomplementoftranslationsystemcomponents”。

　　據(jù)預(yù)測(cè)，Klosneuvirus的宿主是原生生物（單細(xì)胞真核微生物），盡管迄今為止它們對(duì)原生生物的直接影響仍不清楚，但是它們被認(rèn)為對(duì)這些有助調(diào)節(jié)地球上的生物地質(zhì)化學(xué)循環(huán)的原生生物發(fā)揮著重大的影響。

　　論文共同通信作者、NIH進(jìn)化與計(jì)算生物學(xué)家EugeneKoonin說(shuō)，“這一發(fā)現(xiàn)讓我們對(duì)病毒進(jìn)化獲得新的認(rèn)識(shí)，極大地?cái)U(kuò)大了我們對(duì)病毒在它們的進(jìn)化期間能夠捕獲多少必需的宿主基因的理解。鑒于蛋白合成是細(xì)胞生命的最為顯著的特征之一，這就表明這些新的巨病毒要比之前觀察到的任何病毒更加類似于細(xì)胞。”

　　自從2003年，科學(xué)家們已對(duì)巨病毒著迷。2003年，在DidierRaoult的領(lǐng)導(dǎo)下，一個(gè)法國(guó)生物學(xué)家小組發(fā)現(xiàn)了巨病毒Mimivirus。從那以后，少量的其他巨病毒也被發(fā)現(xiàn)。對(duì)這些巨病毒而言，它們的獨(dú)特能力在于它們編碼參與翻譯的蛋白（典型地從DNA到RNA再到蛋白），這讓科學(xué)家們對(duì)巨病毒起源產(chǎn)生興趣。之后，兩種進(jìn)化假設(shè)出現(xiàn)了。一種假設(shè)指出巨病毒由一種古老的細(xì)胞（可能是來(lái)自滅絕的生物第四域的一種細(xì)胞，現(xiàn)有的生物分類是三域系統(tǒng)：古生菌、細(xì)菌和真核生物）進(jìn)化而來(lái)。另一種假設(shè)指出巨病毒起源自較小的病毒。

　　論文共同通信作者、JGI微生物基因組學(xué)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人TanjaWoyke認(rèn)為，Klosneuvirus的發(fā)現(xiàn)支持后面的一種假設(shè)。她說(shuō)，“在這種假說(shuō)中，較小的病毒感染不同的真核生物宿主，在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)通過(guò)分次捕獲，獲得來(lái)自獨(dú)立來(lái)源的編碼翻譯復(fù)合體蛋白組分的基因。”

　　乍看之下，巨病毒Klosneuvirus中的這套“細(xì)胞”基因似乎具有一種相同的起源，但是當(dāng)詳細(xì)地分析這些基因時(shí)，這些研究人員觀察到它們來(lái)自不同的宿主。從他們構(gòu)建出的進(jìn)化樹(shù)來(lái)看，他們注意到這些基因是這組巨病毒在它們的不同進(jìn)化階段逐漸獲得的。這些來(lái)自Klosneuvirus的基因含有19種必需氨基酸（必需氨基酸總共有20種）特異性的氨酰-tRNA酶，20多種tRNA、一系列翻譯因子和tRNA修飾酶。這對(duì)所有病毒（包括之前已知的巨病毒）而言，這是一項(xiàng)史無(wú)前例的發(fā)現(xiàn)。

　　Woyke和JGI博士后研究員FrederikSchulz在分析來(lái)自?shī)W地利克洛斯特新堡（Klosterneuburg）小鎮(zhèn)上的一個(gè)廢水處理廠樣品中的微菌落序列數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了巨病毒Klosneuvirus。這種數(shù)據(jù)是JGI社會(huì)科學(xué)項(xiàng)目（CommunityScienceProgram，CSP）關(guān)注工業(yè)廢水和生活污水處理中的硝化細(xì)菌多樣性時(shí)產(chǎn)生的。Woyke說(shuō)，“我們?cè)诖谖⒕湫蛄袛?shù)據(jù)中獲得硝化細(xì)菌的基因組序列。發(fā)現(xiàn)一種巨病毒基因組將這個(gè)項(xiàng)目帶往一種意料之外的但又激動(dòng)人心的全新方向。”

　　當(dāng)Schulz注意到這些宏基因組（所有微生物群體基因組的總和）中的幾種來(lái)自病毒時(shí)，他和Woyke開(kāi)展分析以便確定它們的來(lái)源。他們發(fā)現(xiàn)這組Klosneuvirus巨病毒來(lái)自一種新的病毒家族。巨病毒Mimivirus也屬于這個(gè)病毒家族。

　　Schulz說(shuō)，“分析容納著上千種宏基因組的JCI整合微生物基因組與微生物組（IntegratedMicrobialGenomes&Microbiomes）系統(tǒng)中的序列數(shù)據(jù)，允許我們發(fā)現(xiàn)Klosneuvirus的進(jìn)化親緣關(guān)系。”他注意到盡管Klosneuvirus的宏基因組發(fā)現(xiàn)有助解答重要的進(jìn)化問(wèn)題，但是它們的翻譯系統(tǒng)的確切生物學(xué)功能仍然是不清楚的。要解答這一點(diǎn)，至少需要將這組巨病毒在實(shí)驗(yàn)室中與它們的宿主一起培養(yǎng)。

　　Koonin認(rèn)為在宏基因組數(shù)據(jù)中，還有更多的巨病毒等待人們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。他說(shuō)，“我非常自信的是，巨病毒基因組大小的當(dāng)前記錄將會(huì)被打破。我們將看到巨病毒世界中真正的巨無(wú)霸。”