在巴西的高鹽湖底以及3千米深的海洋沉積物中,，科學(xué)家日前發(fā)現(xiàn)了巨大的“圖盤”病毒。據(jù)稱,，兩者完整病毒子的平均長(zhǎng)度可達(dá)1.2微米,，甚至有些可達(dá)2.3微米，被共同劃分進(jìn)“擬菌病毒科”,。
這個(gè)大小相當(dāng)于一根頭發(fā)絲的1/30,，與人類對(duì)病毒的認(rèn)識(shí)大相徑庭。過去一提到病毒就是在分子水平上,，由于它們沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu),，大小一般為在幾十到幾百納米，需要電子顯微鏡放大幾十萬倍才能觀察,。
甚至堪比細(xì)菌大小
人類發(fā)現(xiàn)的首個(gè)巨大病毒,，就曾經(jīng)被誤認(rèn)為是球菌,。擬菌病毒最初是在1992年的一次對(duì)軍團(tuán)病研究中發(fā)現(xiàn)的，它在變形蟲中,，在之后的革蘭氏染色實(shí)驗(yàn)中被錯(cuò)誤地認(rèn)為是一種革蘭氏陽性菌,，并被命名為“布拉德福德球菌”。
直到2003年,，科學(xué)家試圖溶解“布拉德福德球菌”的細(xì)胞壁但沒有成功,，他們決定用電子顯微鏡來觀察它，他們驚訝的發(fā)現(xiàn)它就像一個(gè)巨型的虹彩病毒（一種呈二十面體可感染昆蟲,，魚和青蛙的病毒）,，隨后他們證明這個(gè)有機(jī)體為一種病毒，相關(guān)文章發(fā)表在了《科學(xué)》雜志上,。
革蘭氏陽性菌
因?yàn)檫@樣的一個(gè)烏龍事件,，目前所有的巨大病毒都被劃分為“擬菌病毒科”，當(dāng)然這個(gè)科的建立是多年后的事情,。
媽媽病毒的發(fā)現(xiàn)也是由于在過濾富集細(xì)菌時(shí),，它們會(huì)由于個(gè)頭太大而留下來，但是卻無法用溶解細(xì)菌細(xì)胞壁的方法破壞它們的蛋白質(zhì)外衣,。有了“擬菌病毒”的經(jīng)驗(yàn),，媽媽病毒很快被鑒定為巨大病毒。
隨后,，多個(gè)巨大病毒被發(fā)現(xiàn),。2011年，Megavirus在智利水體中被發(fā)現(xiàn),，2013年,，法國(guó)科學(xué)家在智利水下又發(fā)現(xiàn)了當(dāng)時(shí)的最大病毒，直徑達(dá)1微米,，他們一開始也認(rèn)為不是病毒，這種智利巨型病毒又稱潘多拉病毒,，寓意為打開了“潘多拉的魔盒”。
闊口罐病毒
2014年3月,，闊口罐病毒在西伯利亞永久凍土冰芯中被采集到,，比當(dāng)時(shí)最大的潘多拉病毒大50%，約1.5微米長(zhǎng),。
如今，圖盤病毒的發(fā)現(xiàn)又刷新了巨大病毒的“個(gè)頭”記錄,。
認(rèn)為這些巨大病毒罕見而特別,，可能只是人類的“一廂情愿”,。中國(guó)疾病預(yù)防控制中心病毒病預(yù)防控制所研究員劉軍表示,，“人類認(rèn)識(shí)到的病毒只是冰山一角，甚至比例還更少,?！?strong>科學(xué)家預(yù)測(cè)病毒種類可能高達(dá)100萬種，而目前認(rèn)知的只有幾千種,?！盎蛟S在未知的水體中，巨大才是病毒的常態(tài),。”劉軍說,。
基因序列和功能蛋白才是關(guān)鍵
大小并不是讓科學(xué)家們驚嘆的唯一原因,，巨大病毒還在不斷刷新著病毒界基因組的復(fù)雜程度。
維基百科的記錄顯示,，細(xì)小病毒一般只有數(shù)千個(gè)堿基的基因組平均大小,。相較而言，巨大病毒的基因組龐大復(fù)雜地多,，例如Megavirus有125萬個(gè)堿基對(duì),，“媽媽病毒”有119萬余個(gè)堿基對(duì)。龐大的基因組給了基因編碼蛋白提供了多種可能,?？茖W(xué)家預(yù)計(jì)上述兩者能編碼1000多種蛋白質(zhì)。
此次發(fā)現(xiàn)的圖盤病毒據(jù)稱擁有迄今發(fā)現(xiàn)的最完整的轉(zhuǎn)譯相關(guān)基因,，預(yù)測(cè)能表達(dá)1425種蛋白質(zhì),。
Megavirus病毒
“然而它還沒有達(dá)到模糊病毒與細(xì)菌概念的程度，”劉軍持不同觀點(diǎn),，病毒與細(xì)菌的界限并不是用大小來定義的。
病毒的生命活動(dòng)嚴(yán)重依賴宿主細(xì)胞,，它通過特異的受體結(jié)合蛋白,，讓細(xì)胞受體“接受”自己，促使病毒的囊膜與細(xì)胞膜融合,，病毒借機(jī)把遺傳物質(zhì)注入宿主細(xì)胞,，借由宿主細(xì)胞內(nèi)的“原料”開始自我復(fù)制，裝配新病毒而后釋放,。而目前發(fā)現(xiàn)的“大”病毒并未跳出這個(gè)范圍,。
在生命活動(dòng)方面,，病毒甚至還不及線粒體更“像”單獨(dú)的生命。線粒體是一種細(xì)胞器,，內(nèi)涵獨(dú)立的DNA遺傳分子,，并能夠通過生物化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生生命活動(dòng)需要的能量,。
因此,，測(cè)定基因序列僅僅是研究的第一步，了解新病毒的關(guān)鍵,，是要確定其表達(dá)了多少蛋白以及蛋白的功能,。由于病毒只有在宿主細(xì)胞中才會(huì)進(jìn)行基因表達(dá)、基因組復(fù)制和病毒粒子的裝配,，因此研究病毒的活動(dòng)需要借助于特異性宿主細(xì)胞,。
而目前，人類能夠用特異性宿主細(xì)胞分離的病毒,，相對(duì)于自然界存在的病毒庫來講,，可以說是少之又少。因此,，近年來科學(xué)家們借助于快速發(fā)展的深度測(cè)序技術(shù)和人工智能技術(shù)發(fā)現(xiàn)新病毒,，并對(duì)其特征進(jìn)行研究。
人類認(rèn)識(shí)病毒的能力大幅提升
2016年11月,，《自然》雜志發(fā)表中國(guó)疾病預(yù)防控制中心傳染病預(yù)防控制所張永振研究員團(tuán)隊(duì)論文《無脊椎動(dòng)物RNA病毒圈的重新界定》,，通過深度轉(zhuǎn)錄組測(cè)序在220種無脊椎動(dòng)物中共計(jì)發(fā)現(xiàn)超過1445種全新的病毒，其中一些病毒與現(xiàn)有已知病毒的差異性足以把它們定義為新的病毒科,。
RNA病毒圈的重新界定,，就是在原有已知RNA病毒種類基礎(chǔ)之上，發(fā)現(xiàn)大量新的RNA病毒,，展現(xiàn)給人類一個(gè)連貫的,、模塊化的病毒基因組進(jìn)化模式，而不是一個(gè)支離破碎的病毒分類體系,。
RNA病毒是一大類以RNA而不是DNA作為遺傳物質(zhì)的重要病毒,，與人類健康息息相關(guān)，包括艾滋病病毒,、重癥急性呼吸綜合癥（SARS）冠狀病毒,、埃博拉病毒、流感病毒等,，這類病毒變異相對(duì)較快,。更值得關(guān)注的是，RNA病毒也經(jīng)常從細(xì)胞生物中獲取基因,，包括RNA解旋酶,、甲基轉(zhuǎn)移酶基因等,。
大量新RNA病毒的發(fā)現(xiàn)及其特征研究為完整地了解病毒與宿主的的相互作用和共進(jìn)化史研究提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
而在《自然》雜志近日發(fā)布的一則消息中,，研究人員利用人工智能（AI）發(fā)現(xiàn)了近6000種未知的病毒,。
研究人員通過對(duì)來自不同環(huán)境的樣本進(jìn)行深度測(cè)序，通過匹配“特定序列”來尋找未知的病毒,。但需要特定序列作為“檢索詞”,，更多時(shí)候檢索詞未知，就難以尋找,。而機(jī)器學(xué)習(xí)通過算法解析數(shù)據(jù),，從中學(xué)習(xí)，然后自主分類信息,，可以解決“檢索詞”未知的問題,。
美國(guó)能源部聯(lián)合基因組研究所（JGI）的計(jì)算生物學(xué)家 Simon Roux 訓(xùn)練計(jì)算機(jī)識(shí)別不常見的 Inoviridae 病毒科的基因序列。Roux提出了一種機(jī)器學(xué)習(xí)算法,，其中包含兩組數(shù)據(jù)：其中一組含有來自已知的Inoviridae的805個(gè)基因組序列,，另一個(gè)含有來自細(xì)菌和其他類型病毒的約2000個(gè)序列。該算法可以幫助找到區(qū)分這兩種序列的方法,。
接下來,，Roux向模型上傳大量宏基因組學(xué)數(shù)據(jù)，通過該模型的計(jì)算,，發(fā)現(xiàn)了該數(shù)據(jù)中包含超過10000個(gè)Inoviridae基因組,，并可將其分成不同的病毒種，并且,，其中一些病毒種類之間的差異如此之大,，以至于可能定義新的病毒科。
“隨著人類認(rèn)識(shí)病毒和研究病毒的技術(shù)不斷發(fā)展,，更多新奇的病毒形態(tài)正在發(fā)現(xiàn)的路上,，”劉軍說，“這些發(fā)現(xiàn)將有助于人們構(gòu)建病毒的檢測(cè)與監(jiān)測(cè)體系,，也有助于提高對(duì)由未知病原體引起的傳染病或者說近期世界衛(wèi)生組織提到的X疾病的認(rèn)識(shí),，從而做到針對(duì)性的預(yù)防和控制?！?/p>
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