病毒创造核了吗？答案可能临近

竹村还知道，痘病毒会在感染的细胞内的隔室中产生并复制。事实的综合使他得出结论，真核细胞核是从这些祖传痘病毒隔室之一衍生而来的-这一提议于2001年5月发表在《分子进化杂志》上。

同时，在澳大利亚，贝尔由于不同的原因得出了类似的结论。作为1990年代初期的研究生，他对有关原子核起源的理论很感兴趣，尤其是像线粒体一样，它可能是作为共生共生体开始的。他回忆说：“看了五分钟，我走了，‘Jeez，如果是共生共生体，那不是细菌。”他认为细菌和真核基因组之间的差异太多了，就像真核生物具有线性染色体而细菌倾向于具有环状染色体一样。

但是当他查看病毒基因组时，发现痘病毒和真核生物的基因组结构之间惊人的相似之处。他指出：“我花了九年的时间发布了该模型的第一版。”然后，前后花了18个月的时间才能在《分子进化杂志》上发表论文，这是武村论文发表之后的四个问题。

现在，将近20年后，竹村和贝尔都独立更新了他们的假设。武村的修订版于9月3日在线发表在《微生物学前沿》上，贝尔于9月20日发表在《病毒研究》上。“他又对我做了，”贝尔笑着说。

两位科学家都将涉及不寻常的“巨型病毒”的最新发现作为更新的主要原因之一。当Takemura和Bell发表最初的假设时，这些病毒是完全未知的。他们的基因组拥有超过一百万个碱基对，其大小与自由活动的小型细菌的基因组相当，并且携带病毒形式的基因，这些基因涉及细胞的基本过程。 （有证据表明，其中一些蛋白质的真核生物形式来自这些病毒。）

但最重要的是，这些巨型病毒在宿主细胞的细胞质中复杂，自建的隔室中复制，这就是为什么这些病毒（如痘病毒）被归类为核质大DNA病毒（NCLDV）的原因。巴黎巴斯德研究所（Pasteur Institute）的进化生物学家帕特里克·福特雷（Patrick Forterre）说，对于这些巨型病毒，它们形成的隔室是“与真核一样大的病毒工厂”。显然，由NCLDV制造的感染真核生物的病毒工厂也具有内膜和外膜，如核。 Forterre，Takemura和Bell所说的巨型病毒是造成核起源的原因。

据福特雷说，核可能有两种可能的方式来自巨大病毒。他说：“要么病毒工厂变成了核，要么是原真核细胞……从病毒中学到了，以便使自己成为一种保护染色体的病毒工厂。”

竹村认为，后者的可能性更大：病毒是真核细胞的无意识贡献者，既是古细菌构建遗传屏障的刺激手段，又是构建它的一些基因来源。

根据他的假设，很久以前，一种巨型病毒建造了一个病毒工厂，既封闭了自己的基因组，又封闭了古细菌宿主的基因组。但是，与大多数感染的细胞不同，该宿主设法窃取了病毒的屏障建立技巧，并构建了自己的隔室-一个保护其基因组免受病毒侵害的隔室。随着时间的流逝，这种半永久性屏障逐渐演变为我们所知的核。

贝尔更喜欢将病毒工厂直接变成细胞核的版本，因为该过程更紧密地反映了当今感染原核生物的病毒的已知行为。他说：“它们更像是抢夺身体的抢夺者。”

他认为，一种古老的巨型病毒感染了古细菌并建立了病毒工厂，但并未杀死其宿主细胞。相反，该结构设法保留下来。他解释说：“然后，这种病毒是一种基因窃贼，从古细菌中偷走了这些基因，并彻底破坏了其基因组。”这是病毒（尤其是巨型病毒）的一个普遍主题，即它们从宿主那里获取基因，这使得它们对宿主的依赖性降低。这甚至可能有助于解释为什么这么多的线粒体基因移入细胞核：“多年来，它一直在从线粒体窃取基因并开始对其进行控制。”

贝尔说，从某种意义上说，“病毒只是将古细菌的细胞披上了斗篷。”他指出，如果这种模型是正确的，“您可以说每个人类细胞的核心都是病毒。”

自从Takemura和Bell的那些早期出版物发表以来，几个发现已经很好地与核的病毒起源思想相吻合。例如，已经发现了巨型病毒家族树的整个分支，从而拓宽了我们对其进化的理解，尤其是拓宽了它们与宿主交换的必需基因（它们是被盗的，或者在某些情况下可能被赋予细胞。

此外，2017年，研究人员发现了一种病毒，该病毒在细菌宿主内部构造了一个病毒工厂。在此之前，病毒工厂似乎是感染真核生物的病毒所独有的，因此在原核生物中发现一个病毒，就支持了这样的想法，即很早以前就已经发生了类似的事情，从而开始了细胞核的形成。

武村说，就这种病毒而言，“这种核样结构不是基于膜的”，这使其不同于许多病毒工厂和真核细胞核。他仍然认为，这种病毒实例在原核细胞内部的基因组周围构建了一个保护性“区室”，“有力地表明，在祖先的真核细胞中……可能发生了由病毒引起的相同类型的分隔”。

就在今年，研究人员在冠状病毒的双膜结合病毒工厂中发现了毛孔，这种毛孔让人想起在细胞核中发现的毛孔。威斯康星大学的进化生物学家戴维·A·鲍姆（David A. Baum）写道：“如果这一结果成立，并且假设成孔蛋白不是来自真核基因组，那么它确实会削弱针对病毒模型的一种说法。”麦迪逊，在一封电子邮件中。

尽管如此，鲍姆仍然不相信病毒与细胞核起源有关。对他来说，这个想法只会使事情复杂化。 “真核生物中的哪些问题需要病毒作为解决方案？”他写了。

鲍姆和他的堂兄，伦敦大学学院的细胞生物学家Buzz Baum提出了另一种假设：核实际上是祖先古细菌外膜的残余。本质上，他们认为祖先的古细菌开始进入它周围的世界，并通过这些探索性的膜泡与细菌相关联。随着时间的流逝，气泡不断增长，直到它们再次融合在一起-产生新的外膜和内膜折叠，从而形成其他细胞内区室。戴维·鲍姆（David Baum）指出：“与真核生物最亲近的已知直系亲属具有广泛的细胞外突出物，与原核生物相互作用”，“与我们提出的模型非常相似。”

至于病毒给真核生物一些最重要的核蛋白的证据，他的主要担心是很难确定方向性。他说：“病毒是终极的盗窃行为。”因此，它们不断从宿主体内获取基因。 “我认为我们必须非常小心地询问我们是否发现病毒和真核生物之间的相似之处。我们不知道他们是把它给了真核生物，还是真核生物给了他们。”

巴黎萨克雷大学的微生物生态学家，法国国家科学研究中心的研究主任PurificaciónLópez-García同样不相信真核生物依赖最初的病毒蛋白。她说：“根本没有证据表明病毒与细胞和真核之间存在任何同源关系。”

然而，洛佩斯·加西亚也不同意鲍姆的吹毛求疵模式。她和她的同事们认为真核生物不是始于古细菌吞噬细菌，而细菌会变成线粒体。相反，在他们看来，古细菌已经生活在一个更大的细菌内部，这是早期共生共生事件的结果。她解释说：“因此，在我们的模型中，细胞核将从这种古细菌衍生而来，而细胞质将从细菌中衍生出来。”

但是武村说，这些其他假设是有缺陷的，因为它们充其量“只能解释核子出现的现象”-它们缺乏进化论的理由来解释为什么将基因组装箱，以及为什么排除蛋白质制造部分。对于贝尔来说，这也是一个症结所在：他看不出其他假设如何解释转录和翻译的分离。

福特雷说，病毒的起源最有意义，证据最充分。他谈到反对的理论时说：“我认为他们并不认真。” “我想说病毒在这个故事中起着重要作用。”

要说服Baums和López-García之类的科学家来了解Forterre的观点，还需要更多的证据。但是，经过二十年的技术发展，最终可能会带来证据。

就在今年，来自日本的研究人员宣布，经过十多年的尝试，他们终于分离并培养了Lokiarchaeota-一种被认为是原始的真核生物合作伙伴关系的古细菌。这可能为发现感染我们这些远亲的病毒打开大门，并准确地可视化这些感染的实际情况。

“如果您发现了一种新型的感染Lokiarchaeota的病毒，它会进入细胞并在其中建立营地并打开孔，以促进转录物快速流入细胞质，这将[更具吸引力””证据表明病毒大卫·鲍姆（David Baum）说。

贝尔指出，最近从发现Lokiarchaeota的同一深海沉积物中测序出了一大批巨型病毒。他希望有人能够测试这些病毒是否可以感染古细菌，如果可以，它们是否会建立类似于感染真核生物的NCLDV制造的病毒工厂。他说，这证明将“结束游戏”。

武村也希望这种病毒存在。他说：“发现在古细菌细胞中构建核样和膜基结构的古细菌病毒将是核病毒起源的最有力证据。”

在掌握这类非凡证据之前，病毒的真核生物可能仍会引起争议。但是，即使最终并没有赢得认可的战斗，该理论的每一次检验都揭示了我们进化过去的点点滴滴，因此，我们越来越接近地了解我们来自何方。