古代病毒的化石保存在包括人类在内的所有动物的基因组中，长期以来一直被视为垃圾 DNA。但它们真的是垃圾，还是真的有用?
悉尼新南威尔士大学的研究人员检查了 13 种澳大利亚有袋动物的 DNA 和 RNA，他们认为病毒化石可能有助于保护动物免受感染。
“保留这些病毒片段是有原因的。经过数百万年的进化，我们预计所有 DNA 都会发生变化，但这些化石被保存下来并保持完整，”来自新南威尔士大学生物技术学院的博士生兼首席研究员 Emma Harding 说。和生物分子科学。
“我们的研究表明，埋藏在动物 DNA 中的病毒如何被用来制造我们所说的非编码 RNA，这些 RNA 在动物细胞内执行任务，例如防止外部感染。
“动物 DNA 基本上抓住了一个病毒序列——它曾经伤害过它——并最终将它用于自己的利益。”
如果哈丁女士是对的，她的理论可能对我们理解病毒化石在我们自己的 DNA 和整个动物王国中的作用具有重要意义。例如，病毒化石可以变成 RNA，如果它试图再次感染细胞，它会与病毒特异性结合并摧毁它。
“这可能是一种类似于疫苗接种的机制，但可以代代相传。通过保留病毒化石，细胞可以免疫以抵抗未来的感染。
“如果我们能证明它发生在有袋动物身上，它也可能发生在其他动物身上，包括人类。
“因此，如果我们更仔细地观察 DNA 中的病毒化石，我们就有可能获得有关它们如何保护我们的线索，”哈丁女士说。
进化倒带
要了解哈丁女士是如何得出她的结论的，有必要回到一亿年前澳大利亚曾经与南美洲、非洲和南极洲一起属于冈瓦纳大陆超级大陆的一部分。
科学家认为，第一批有袋动物起源于南美洲，后来经由南极洲迁徙到澳大利亚。这些南部地区缺乏竞争哺乳动物可能使有袋动物进一步进化，目前约有 250 种生活在澳大利亚，约有 120 种生活在南美洲。
Harding 女士说，当我们观察澳大利亚有袋动物的基因组成时，病毒化石的存在，即内源性病毒元件 (EVE)，就像是标记动物何时被感染的时间戳。
“我的研究着眼于澳大利亚有袋动物的 EVE，首先确定哪些类型的病毒已经整合，然后调查它们是否在有袋动物细胞中发挥积极作用。
“我发现的其中一个 EVE 来自Bornaviridae 病毒家族，在南美和澳大利亚大陆仍然连接在一起的恐龙时代，它首次进入动物的 DNA。
”博病毒科病毒以前被认为是在 1 亿年前进化的。但我在我们观察的几乎所有有袋动物 DNA 中发现的病毒已有 1.6 亿年的历史——所以能够为我们的进化知识做出贡献真是太好了历史。
“通过了解病毒是如何进化的，我们可以预测它们在未来可能会如何变化，并制定预防爆发的策略。”
工作
研究人员检查了袋獾、tammar 小袋鼠、长鼻袋狸、肥尾袋熊、裸鼻袋熊、考拉和糖滑翔机的多个转录组——细胞中所有 RNA 的集合。他们还研究了假手袋鼠、南部棕袋狸、条纹负鼠、西部侏儒负鼠、刷尾负鼠和黄足岩袋鼠的单个转录组。
他们使用现代病毒(例如埃博拉病毒和寨卡病毒)的基因序列来搜寻转录组并寻找匹配项——古代有袋动物病毒的片段。搜索转录组而不是基因组的好处是它可以找到仍然“开启”和转录的病毒片段——在有袋动物的细胞中制造 RNA，而不是停滞的化石。
“转录证明 EVE 在细胞中很活跃，并可能发挥作用，”哈丁女士说。
在 130 多个已知的病毒家族中，有 3 个在整个有袋动物物种中一次又一次地出现。
博病毒科、丝状病毒科和细小病毒科常见于真兽类(或胎盘类)哺乳动物，包括人类。哈丁女士说，她注意到有袋动物的一种独特趋势，随着时间的推移，病毒基因组的不同部分被保留为化石。
“有趣的是，两种病毒蛋白的 DNA 蓝图——核衣壳，它是病毒的外壳，以及复制所必需的酶——在有袋动物中非常常见。
“我们的假设是，这两种蛋白质是抗病毒防御的良好目标，因此它们的副本已保留在基因组中。这些副本可以阻止传入病毒基因组的区域，因此病毒无法正确制造这些蛋白质。没有这些蛋白质，它不能复制，免疫系统可以清除感染。”
受保护物种
研究人员还发现了已知靶向和分解外来病毒 RNA 链的小 RNA 分子的证据，这为抗病毒假说增添了更多的分量。
“我发现一些 EVEs 是从基因组中拼接出来的，以产生 siRNA 和 piRNA——两种类型的分子，用于植物和动物(包括人类)的免疫系统，”哈丁女士说。
“这些 RNA 分子在雄性有袋动物的睾丸中富集，可能有助于保护未来的后代免受病毒感染。有袋动物的发育与其他哺乳动物截然不同，并且出生时没有功能齐全的免疫系统，所以这些小分子可以帮助他们在他们还在成长的时候保护他们。”
该研究基于来自 13 种有袋动物的 35 个样本的可用 RNA 序列数据。Harding 女士希望未来的实验室研究将证明它们在病毒免疫中的作用，这可能会导致开发针对多种病毒的新型 RNA 抗病毒药物。
