万物之母——始祖病毒
今天介绍的是始祖病毒(Protovirus)。始祖病毒是最原始的生命体,早在没有细胞之前就已经存在。始祖病毒的一切都是谜,所以它的资料不详。


简介

根据化石,细胞出现的时间在38亿年前。但是,在46亿年前到38亿年前之间,始祖病毒(Protovirus)统治着地球。
始祖病毒有两种形态:圆球状的细胞形态,和只有核酸的类病毒(Viroid)形态。二者之间可以互相转换,因此始祖病毒可以自由的选择自己的生活方式——非寄生(细胞形态)或寄生(类病毒形态)。
如果从复制子分子的角度看待生命,始祖病毒满足两个基本条件:免受外界环境的侵害和对生化活性的限制。前者可使复杂的分子在变化多端的环境中保持稳定; 后者是生物复杂性发展的基础。 如果编码酶的自由浮动分子未封闭在小环境中,则酶将自动使邻近的复制子分子受益。 非分区生命形式中扩散的后果可能被视为“寄生”。因此,复制子分子的选择压力将更低,因为产生更好酶的“幸运”分子与其近邻没有绝对的优势。 如果分子被包裹在生物膜中,则编码的酶将仅对复制子分子本身可用。 该分子将独特地受益于其编码的酶,从而增加个性,从而加速自然选择。
分离可能是从类蛋白形成的细胞状球体开始的,这种类球体是通过用磷酸作为催化剂加热氨基酸而观察到的。 它们具有细胞膜提供的许多基本特征。包含RNA分子的基于蛋白质的始祖病毒可能是地球上最早的细胞生命形式。
另一种可能性是,古代沿海水域的海岸可能曾是猛犸实验室,协助进行了第一个牢房的无数实验。 海岸上的海浪拍打着泡沫,形成了精致的泡沫。 浅层沿海水域也趋于变暖,通过蒸发进一步浓缩了分子。 虽然主要由水组成的气泡往往会迅速破裂,但油性气泡则要稳定得多,从而为该特定气泡提供了更多时间来执行这些关键实验。磷脂是生命之汤中常见的常见油性化合物的一个很好的例子。
这两种选择都需要存在大量的化学物质和有机材料才能形成始祖病毒。大量的材料极有可能来自科学家现在所说的生命之汤。 益生元汤是指其形成后出现在地球上的所有有机化合物的集合。 这种汤很可能含有形成早期细胞所必需的化合物。
磷脂由一端的亲水头和另一端的疏水尾组成。 它们具有生物膜的重要特征。 它们可以聚在一起形成双层膜。脂质单层泡沫只能包含油,并且不利于容纳水溶性有机分子,但是脂质双层膜可以包含水,并且可能是现代细胞膜的前体。蛋白质的出现增加了其亲代气泡的完整性,然后该气泡具有了优势。当气泡破裂时,可能已经发生了原始复制。
物质交流机制
始祖病毒可能是唯一一个拥有新陈代谢能力的病毒。它不仅可以像病毒一样,通过从其他生物体寄生生活,来获得有机物;还可以像分解者那样,吸收腐殖质中的营养;更可能通过光合作用或通过化能合成作用,从二氧化碳中合成有机化合物。
始祖病毒很容易组成易于交换成分和基因的生物群落,它的膜结构足以包裹和消化包括其他生物在内的颗粒营养。
RNA世界的开拓者

始祖病毒的内部核酸仅为一条单链RNA,不分正义与反义。因此,它们不必担心RNA包装错误的问题。如果始祖病毒只剩下核酸,它们可以抢夺其他的始祖病毒的细胞样结构,进而重新恢复到细胞样形态。当然,如果它们愿意享受寄生的快乐的话,它们也会主动退去细胞样结构。但是拥有细胞样结构的始祖病面对指向核酸的始祖病毒的抢劫,它们可以选择把抢劫者强制融合进自己的核酸内,从而完成自身进化——逐渐变得复杂。

46亿年前的地球,就是个地狱。而始祖病毒,就在这地狱中,为后世生物,开天辟地。
根据RNA世界假说,RNA不仅仅是遗传物质,也是酶。古代的RNA世界通过蛋白质合成的进化过渡到了现代细胞世界,随后被基于蛋白质的酶替代了许多细胞核酶催化剂。 由于存在具有不同化学特征的多种氨基酸侧链,因此蛋白质在催化方面比RNA灵活得多。 现有细胞中的RNA记录似乎保留了该RNA世界中的一些“分子化石”。 这些RNA化石包括核糖体本身(其中RNA催化肽键形成),现代核酶催化剂RNaseP和RNA。
几乎通用的遗传密码为RNA世界保留了一些证据。 例如,最近对tRNA的研究,将其带给氨基酸的酶(蛋白质合成的第一步)以及这些成分识别和利用遗传密码的方式已被用来表明普遍的遗传密码是在RNA出现之前出现的。 蛋白质合成的现代氨基酸活化方法的发展。
基因演化
始祖病毒的基因是一条RNA,没有正义反义之分,但是有开放阅读框一样的结构,就像类病毒(Viroid)一样。
始祖病毒的RNA可以自由的转换自己的形态,从可以形成多个二级结构的丝状到类病毒一样的环状,应有尽有。
始祖病毒的RNA复制方式有两种对称:复制和非对称复制。

对称复制:RNA基因组经RNA聚合酶之手,通过滚环复制从环状RNA模板生成线性多聚体。 这些多聚体随后通过自我切割被切割成单位长度的RNA(这些RNA含有核酶,这意味着它们在没有蛋白质的情况下具有酶促活性)。 新的线性反基因组将进一步环化。 环状反基因组通过相同的滚环复制以产生新的基因组。 这种复制称为“对称复制”,因为正义RNA和反义RNA的产生方式相同。

非对称复制:RNA经RNA聚合酶之手,通过滚环从环状RNA模板生成线性多聚体。 这些多聚体随后通过自我切割被切割成单位长度的RNA(这些RNA含有核酶,这意味着它们在没有蛋白质的情况下具有酶促活性)。新的线性反基因组不会环化。反基因组通过RNA聚合酶线上复制以产生新的前基因组。前基因组通过切割后自身环状化,产生基因组。这种复制称为“非对称复制”,因为正义RNA与反义RNA的产生方式不同。
致病性
如果你真的遇上始祖病毒,你还是祷告吧。因为始祖病毒这种原始的病毒侵略性非常非常的强,更要命的是它们还边感染你边进化,就在你感染它们的时候,它们完成了46亿年的进化,它们进化完了,你也就见了上帝。
附带说明

始祖病毒可以进化成类病毒(Viroid),类病毒可以进化成丁肝病毒(Deltavirus),当然有极少数情况,始祖病毒可以直接进化成丁肝病毒。但是现代的类病毒无法进化成丁肝病毒,因为现代类病毒无法形成包膜,也就无法继续进化。况且在现代,进化之路已经被锁死。