细胞核起源于病毒？( 三 ) 细胞中

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细胞的一种可能起源方式：病毒在原生生物细胞中构建了“病毒工厂” ，开始窃取宿主的基因。而宿主学习了“病毒工厂”的模式，自己也建立了一个隔室，把自己的DNA和外界分离开来。
根据他的假设，很久以前，一种巨大的病毒构建了一个病毒工厂，封闭了自己的基因组，但同时也封闭了宿主古细菌的基因组。但与大多数被感染的细胞不同，这个宿主成功地窃取了病毒的筑障技巧，并构建了自己的隔室——它可以保护自己的基因组不受病毒攻击。随着时间的推移，这个半永久性的屏障演变成了我们所知的细胞核。
贝尔更倾向于病毒工厂直接成为细胞核的方式，因为这个过程更接近于如今已知的感染原生生物的病毒行为。 “它们更像是《天外魔花》（InvasionoftheBodySnatchers）， ”他说。
他认为，巨病毒感染了古细菌，并建立了一个病毒工厂，但并没有杀死其宿主细胞。相反，这种结构延续了下来。 “然后，病毒作为一个基因大盗，偷走了古细菌的基因，并完全摧毁了它的基因组， ”他解释说。这是病毒的一个共同特点，特别是巨病毒——它们从宿主那里窃取基因，这使得它们不再那么依赖宿主。这种理论甚至可能用来解释为什么如此多线粒体基因转移到了细胞核中：“多年来，细胞核也在一直在从线粒体中窃取基因，并开始控制它。 ”
所以从某种程度上来说， “病毒只是把古细菌当做大衣穿了起来， ”贝尔说。他指出，如果这个模型是正确的， “你可以说每个人体细胞的核心都是一个病毒” 。
有争议的起源
自从武村和贝尔的早期的论文发表以来，一些发现与细胞核起源于病毒的观点相吻合。例如，科学家们发现了巨病毒家族树的所有分支，拓宽了我们对它们演化的理解，特别是它们与宿主交换的重要基因——在某些情况下，它们窃取了这些基因，又重新还给了细胞。
此外， 2017年，研究人员还发现了一种病毒，它在细菌宿主体内构建了一个病毒工厂。在此之前，似乎只有感染真核生物的病毒能制造病毒工厂。因此，在原核生物中发现病毒，说明很早之前可能就发生了类似的过程，并导致了细胞核的产生。
就2017年发现的这个病毒而言， “这种类似细胞核的结构不是以膜为基础的， ”武村说，这使得它与许多病毒工厂和真核细胞核不同。不过，他还是觉得，病毒能在原核细胞内围绕其基因组构建保护性的隔室， “强有力地表明，在古老的真核细胞中......病毒（可能）制造了同样的隔室” 。

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图示拟菌病毒为几年前才发现的一种巨病毒。（图片来源：JPBaudoinandDBrahimBelhaouari,IHUMediterraneeInfection）
就在2020年，研究人员在冠状病毒制造的双层膜病毒工厂中发现了孔隙，这些孔隙奇怪地让人联想到细胞核上的核孔。威斯康星大学麦迪逊分校的演化生物学家戴维·A·鲍姆（DavidA.Baum）在一封电子邮件中写道：“如果这个结果成立，并且假设形成孔隙的蛋白质不是来自真核生物的基因组，那么它确实能成为应对反病毒模型的依据。 ”
不过，鲍姆并不认为病毒与细胞核的起源有关。对他来说，这个想法只会让事情变得更复杂。他写道：“细胞核产生的过程中有什么困难需要病毒来解决呢？”
鲍姆和他的表弟、伦敦大学学院的细胞生物学家巴兹·鲍姆（BuzzBaum）一起提出了一个不同的假说：细胞核其实是早期古细菌外膜的残余物。本质上讲，他们认为一个早期古细菌开始通过这些探索性的膜泡接触周围的世界，并与细菌产生联系。随着时间的推移，这些膜泡不断增长，直到它们再次融合到一起——产生了新的外膜和内膜褶皱，并催生了其他细胞内隔室。 “已知与真核生物亲缘关系最近的生物具有广泛的细胞外突起” ，它们与原核生物相互作用，戴维指出， “与我们提出的模型惊人地相似” 。