序
上古战场，我们的祖先与病毒缠斗了上亿年。一些病毒入侵了祖先的基因组，被封印起来，成为战俘。时至今日，这些病毒战俘有的保持沉默，有的伺机作恶，有的已弃暗投明，服务于人类。
你知道吗，人类基因组约有8%是病毒序列！
这些病毒是怎么成为基因组战俘的？
它们在基因组里干什么？
能为我们所用吗？
病毒是怎么被俘虏的?
病毒感染宿主后，两者之间的战争就开始了。除了你死我活（宿主消灭病毒）和两败俱伤（病毒杀死全部宿主后消亡），还有许多病毒以战俘的形式和宿主共存。
病毒要成为宿主基因组的战俘，需要具备三个条件：
条件一：病毒具备进入基因组的能力。只有病毒中的少数能进入基因组，这需要它们具有与生物普适的“中心法则”对抗的天赋。
（“中心法则”规定了遗传信息的传递方向，通常是DNA→RNA→蛋白质。但一些病毒却使用了其他的方向。 图片：顾小姐）
在“中心法则”中，'DNA→RNA”被称为“转录”，因此“RNA→DNA”被称为逆转录，能进行逆转录，走进基因组的病毒就被称为逆转录病毒。
条件二：病毒进入的必须是生殖细胞的基因组。这样，生殖细胞长成的孩子全身细胞都会带上病毒。
条件三：病毒序列被宿主基因组控制住，并在一代代传承中磨去感染能力，彻底沦为战俘。
在人类基因组中，达成了全部三个条件的病毒战俘被称为人内源性逆转录病毒（HERV）。
（人体基因组中HERV的位置。 图片：J Thomas, et al. Mobile DNA. 2018）
病毒战俘在我们体内干什么?
战俘通常有三种状态：
1
老实改造，不立功不造次。
2
贼心不死，伺机暴动。
3
改造从良，奉献社会。
第一类老实改造的战俘一般不引人注目。
第二类贼心不死的“刺头”战俘一旦暴动，可能会损害细胞，进而引起疾病或恶化病情。“刺头”也可能激起宿主免疫反应导致自身免疫疾病。在癌症中，由于癌症细胞的基因组监狱管理松散，极易让病毒序列“越狱”而出，导致病情恶化。
（一些肌萎缩性脊髓侧索硬化症病例中可以检测出HERV战俘的RNA和蛋白质。小鼠实验表明，如果病毒重新活跃会引起神经元受损，导致肌萎缩性脊髓侧索硬化症的恶化。 图片：Avindra Nath）
第三类改造成功，弃暗投明的战俘大多从辅助工作做起，协助宿主让基因组的工作更加多样化和精细化。另一些战俘因为自己原为病毒，对病毒更为了解，于是帮助基因组对抗新入侵的病毒。更有一些战俘发挥自己外来人的优势，为基因组注入了新鲜的血液，提供了更多进化的可能。其中，不乏已经成为人体中流砥柱的“模范战俘”。
模范战俘——合胞素
在人类胎盘中，有两个病毒战俘参与了工作。
1号战俘：
合胞素1（Syncytin 1）
主要负责在胎盘与子宫接触的部位，让许多细胞融合在一起，形成一层“多核巨细胞”结构——合胞体滋养层，以便母体将营养物质传递给胎儿。
2号战俘：
合胞素2（Syncytin 2）
主要负责协助1号战俘，抑制母亲的免疫系统，防止她产生排异反应攻击胎儿。
（合胞素对胎盘形成至关重要。实验中，敲除合胞素A的小鼠因无法形成正常的合胞体滋养层，不能正常形成胎盘和产生后代（A Dupressoir, et al. PNAS. 2009）。 图片：顾小姐）
然而，合胞素（Syncytin）基因在病毒被俘之前是用来危害宿主的，有包膜的病毒用合胞素让细胞融合成巨大的合胞体方便自己扩散。
（病毒改变了细胞膜上的蛋白，导致细胞融合。 图片：顾小姐）
在哺乳动物的进化之路上，病毒合胞素在多次战役中被基因组分别抓获，并在成为战俘后，不约而同的帮助宿主形成胎盘。可以说，没有病毒战俘合胞素基因，就没有哺乳动物，也就不会有现在的人类。
（三角标出了已发现的病毒合胞素进入的时间。图片：Guillaume Cornelis，et al. PNAS. 2014）
神奇的是，除了哺乳动物，一些胎生的蜥蜴也有胎盘结构。不出意料，科学家发现这些蜥蜴也用上了来自病毒的合胞素基因（Cornelis G, et al. PNAS. 2017)。
（利用合胞素形成胎盘的蜥蜴。图片: Wikipedia）
战后记
在亿万年的监狱生活中，基因组监狱和HERV战俘互相制衡，发展出了复杂多变的关系。最新的研究表明，HERV还能影响DNA的空间结构，在更高维度上影响基因组的功能（ Y Zhang, et al. Nature Genetics. 2019; M Choudhary, el al. Genome Biology, 2020）。目前，大部分病毒战俘的状态我们还知之甚少，还需要持续的监控和深入的研究。
新型冠状病毒的遗传物质虽然也是RNA，但它不能从RNA变成DNA，所以没法走进我们的基因组，也不可能成为战俘。
所以，我们要战胜它！战胜它！战胜它！
无责任编辑：小杨
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