我们从一开始就是病毒

我们都是从受精卵开始的:一个只有一根头发那么宽的孤独细胞。那个原始球体产生了构成我们每个人身体的十万亿个细胞。当然，我们不仅仅是相同细胞的囊。几百种细胞随着我们的发展而兴起。我们被包裹在皮肤里，皮肤里的骨细胞形成了骨骼；在头骨内部是编织成大脑的神经元。

是什么让这种炼金术成为可能？部分原因是病毒。

病毒不断涌入我们的身体。有时它们让我们恶心；有时我们的免疫系统会战胜它们；有时它们会成为我们的一部分。一种被称为逆转录病毒的病毒通过将其基因插入细胞的DNA来进行自我复制。然后，细胞利用这些指令制造新病毒的部件。艾滋病毒以此为生，许多可能引发癌症的病毒也是如此。

在极少数情况下，逆转录病毒可能会感染卵子。现在一些奇怪的事情可能会发生。如果卵子受精并发育成一个完整的成年个体，其体内的所有细胞都将携带这种病毒。如果那个个体有后代，病毒会传给下一代。

起初，这些所谓的内源性逆转录病毒过着双重生活。它们仍然可以脱离宿主并感染新的宿主。树袋熊正在遭受这样一种流行病。但是几千年后，病毒被囚禁起来。它们的DNA发生变异，剥夺了它们感染新宿主的能力。相反，它们只能复制自己的基因，然后再将其插入宿主细胞。一次又一次的复制建立了基因组。为了限制这些病毒可能造成的破坏，哺乳动物产生蛋白质，可以将大多数病毒锁定。最终，大多数内源性逆转录病毒变异如此之多，以至于沦为基因包袱，什么也做不了。然而，它们仍然具有病毒的所有特征，因此能够被基因组测序的科学家识别出来。事实证明，人类基因组包含大约100，000个内源性逆转录病毒片段，占我们所有DNA的大约8%。

进化是一个永无止境的创造过程，它可以把看起来毫无用处的东西变成有价值的东西。所有散布在我们基因组中的病毒碎片都是新适应的原材料。我们的祖先不时利用病毒DNA，并将其用于我们自己的目的。在…里《自然》杂志上的一篇新论文一位名为塞缪尔·普法夫的科学家和一群科学家同事报告说，其中一个目的是帮助卵子转化为成人。

在他们的研究中，索尔克生物科学研究所的普法夫和他的同事们检查了老鼠受精卵。随着卵子开始分裂，它会产生新的细胞，这些细胞能够成为胚胎的任何部分，甚至是包围胚胎的膜或从动物母亲那里输送营养的胎盘。事实上，在这个早期阶段，你可以从细胞丛中取出一个细胞，用它来培养一个完整的有机体。这些最早的细胞被称为全能细胞。

几天后，团块变成一个挖空的球。组成球的细胞还是相当多才多艺的。根据细胞在这一点上获得的信号，它可以成为体内的任何细胞类型。但是一旦胚胎达到这个阶段，它的细胞就失去了自己产生全新有机体的能力，因为它们不能产生维持胚胎存活所需的所有额外组织。现在这些细胞被称为多能细胞。多能细胞的后代逐渐失去其多功能性，并被锁定为特定类型的细胞。一些变成造血细胞，可以变成许多不同种类的血细胞，但不能再变成，比如说，皮肤细胞。

普法夫和他的同事们检查了刚分裂成两个细胞的小鼠胚胎，这正是它们全能性的黄金时期。他们对当时活跃的基因进行了分类，这些基因赋予细胞巨大的可塑性。他们发现了100多个在两细胞阶段活跃的基因，这些基因随后在胚胎变成空心球时关闭。

细胞开启和关闭基因的一种方式是产生蛋白质，这些蛋白质附着在附近被称为启动子的DNA片段上。蛋白质和启动子之间的匹配必须精确；否则，基因将会在错误的时间开启，并且在需要的时候不能制造蛋白质。普法夫和他的同事发现，所有的双细胞基因都有相同的启动子——这可以解释它们是如何同时变得活跃的。

他们的发现真正引人注目的是那些启动子的起源。它们来自病毒。

在胚胎发育的最初阶段，这些病毒控制的基因是活跃的。然后细胞就像压制病毒一样压制它们。一旦这些基因被沉默，全能细胞就会变得多能。

普法夫和他的同事在观察多能细胞球时也发现了一些令人惊讶的东西。多能细胞不时地让病毒控制的基因再次开启，然后又关闭它们。事实证明，所有的细胞都循环进出科学家所谓的“魔法状态”，在这种状态下，它们再次变得暂时全能。(这张照片中的粉红色细胞暂时处于那种神奇的状态。)

处于神奇状态的细胞可以产生胚胎的任何部分，以及胎盘和胚胎外的其他组织。一旦病毒控制的基因再次被关闭，它们就失去了这种能力。这一发现表明，这些由病毒控制的基因对于细胞的全能性至关重要。

普法夫和他的同事提出，这些病毒启动子的驯化是有胎盘哺乳动物进化的关键一步。病毒造就了今天的我们，这种想法听起来可能很奇怪，除了普法夫不是第一个找到证据的人。例如，去年，我写过胎盘哺乳动物是如何窃取病毒蛋白来构建胎盘的.

这一奇怪的发现不可避免地提出了发现者无法回答的问题。前两个细胞中的病毒控制基因在做什么？没人知道。这种病毒DNA的驯化是如何帮助1亿年前有胎盘哺乳动物的出现的？谁知道呢？为什么病毒会如此密切地参与怀孕的许多部分？很棒的问题。一个非常非常好的问题。嗯，我们还有其他问题吗？

在科学家开始研究这些病毒的一个非常实际的应用之前，我们不必等待得到这些问题的所有答案。近年来，科学家一直在对取自成人或胚胎的细胞进行重新编程，试图让它们回到早期状态。通过诱导细胞成为干细胞，研究人员希望开发新的治疗帕金森病和其他需要替换缺陷细胞的疾病的方法。普法夫建议，我们应该打开这些病毒控制的基因，以帮助推动细胞回到一个神奇的状态。

如果普法夫的预感被证明是正确的，这将是我们战胜病毒的一次美妙胜利。一亿年前开始流行的疾病可能成为我们再生医学的最新工具。