新的类病毒实体!在人类肠道微生物中

　　

当生物学家收集和分析大量植物、动物和微生物的基因序列时，他们不断遇到惊喜，包括一些可能挑战生命定义的惊喜。本周在一份预印本中报道的最新发现是一种新的类病毒实体，它栖息在人类口腔和肠道中的细菌中。斯坦福大学团队称其为“方尖碑（obelisks）”，它们的基因组似乎是由RNA环组成的，属于它们的序列在世界各地都有发现。

其他科学家对方尖碑的首次亮相感到高兴。“这太疯狂了，”北卡罗来纳大学教堂山分校的细胞和发育生物学家Mark Peifer说。“我们看得越多，看到的疯狂事情就越多。”

俄亥俄州立大学(Ohio State University)的综合生物学家Matthew Sullivan说，方尖碑是否会影响人类健康尚不清楚，但它们可能会改变宿主细菌的遗传活性，进而影响人类基因。

大多数人都知道RNA，或核糖核酸，作为DNA的另一个自我传递蛋白质制造配方，编码在一个基于DNA的基因到细胞核外的分子“厨房”，将蛋白质的氨基酸串在一起。但包括导致流感、埃博拉病毒和COVID-19的病毒在内的200多种病毒绕过DNA，它们的基因组仅由RNA组成。它们的基因组包括编码构成病毒外壳的蛋白质和核糖酶的序列，核糖酶是病毒进入细胞后复制其原始RNA的酶。

科学家们仍然在争论病毒是否是活的——它们不能独立于宿主细胞的分子进行复制——但是还有更简单的“生物”。在20世纪早期，植物病理学家发现了类病毒，基本上是一种没有病毒典型蛋白质外壳的RNA感染环。看起来，类病毒基因组根本不编码任何蛋白质。类病毒引起了人们的极大兴趣，因为它们与植物的基因组相互作用，有时会以毁灭性的方式相互作用——例如，它们会导致土豆、菊花和其他作物和花卉发育迟缓和变形。

长期以来，人们一直认为类病毒仅限于植物，但最近有一些证据表明，在动物、细菌和其他生命形式的序列数据库中，存在类病毒环状RNA基因组。在对未被发现的RNA基因组的新研究中，斯坦福大学生物学家安德鲁·费尔、他的研究生伊万·泽卢德夫和他们的同事开发了一种复杂的软件，用于分析来自生活在人类体内的微生物的活性基因的现有目录，以预测形成圆圈的RNA序列——病毒和类病毒的遗传物质结构。

劳伦斯伯克利国家实验室能源部联合基因组研究所的计算生物学家Simon Roux说:“这种方法给我留下了深刻的印象。”他在2023年发表的一篇论文中暗示，细菌可能含有类病毒或类似的实体。

斯坦福大学的研究得出了近3万个预测的RNA圆环，每个圆环由大约1000个碱基组成，可能代表着一个独特的方尖碑。研究小组得出结论，它们不太可能是真正的病毒，因为RNA病毒通常有更多的碱基。但一些方尖碑序列编码了参与RNA复制的蛋白质，使它们比标准的类病毒更复杂。然而，像类病毒一样，方尖碑似乎并不编码构成外壳的蛋白质。Roux说，需要进一步的工作来了解方尖碑与类病毒和其他类病毒颗粒有何不同。

在研究的人类微生物数据库中，方尖碑序列存在于7%的人类肠道细菌和一半的人类口腔细菌中。Fire和他的同事在1月21日发表在bioRxiv上的预印本中报告说，来自身体不同部位的微生物中的方尖碑有不同的序列。由于方尖碑包含的基因不同于迄今为止在其他生物中发现的任何基因，它们“包含了一类不同的RNA，这些RNA已经在人类和全球微生物群中定植，并且未被注意到，”该团队写道。

“我认为这项工作是一个更明确的迹象，表明我们仍在探索病毒世界的前沿，”Roux说，他也在寻找新的类病毒实体，并帮助编制了一个超过1500万个相关序列的数据库。

一个重要的问题是，病毒是由越来越复杂的类病毒和方尖碑进化而来，还是先出现，然后退化成这些更简单的结构。“这是目前在这个领域最令人兴奋的部分之一，”Roux说:“我们可以看到地球上病毒长期进化的图景开始慢慢出现。”