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病毒会不会促进人类进化?科学家:没有病毒,我们可能无法诞生

时间:2020-03-10 13:56:38 作者: 来源:51区未解之谜网 手机阅读

病毒促进人类进化吗?科学家:没有病毒,我们可能无法产生

起飞历史

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今天我们将讨论“病毒进化”。1964年,美国生物学家彼得·瑞文和保罗·埃利希提出了“共同进化”假说。他们认为动物植物可以促进彼此的进化,也就是说,一个物种的遗传特征的变化可能是由另一个物种的遗传特征的变化引起的。蜜蜂和植物之间的协同进化

蜜蜂和植物之间的协同进化的假设实际上并不难理解。例如,植物和动物之间有一场“军备竞赛”。植物不愿意被动物吃掉,所以它们的身体逐渐产生一些化合物(通常是毒素),让动物感到不舒服甚至中毒。含有这些化合物的植物不容易被动物吃掉,而且具有生存优势,种群会迅速扩大。与此同时,不能适应这种毒素的动物通常会死亡,但有些动物会逐渐进化出解毒的能力。因此,动物自身遗传性状的变化是由植物遗传性状的变化引起的。我们人类可以吃巧克力,但是狗不能大量吃巧克力,因为巧克力含有可可碱。我们人类是杂食动物,在漫长的进化过程中已经适应了可可碱,一种生物碱。狗是食肉动物,它们不太接触植物。可可碱通常对食肉动物有毒。

可可树

植物和动物之间有共同进化,那么病毒和动物之间有共同进化吗?

第一:为什么人工生物圈会失败?

当我们在日常生活中听说病毒和细菌时,我们经常认为它们是有害的。事实上,大多数细菌和病毒对人类无害。我们认为病毒和细菌是可怕的原因是一些病毒和细菌会导致疾病。能引起疾病的微生物往往特别引人注目,而大量不能引起疾病的微生物却被我们忽视了。地球的生物圈实际上可以被看作是一个超级有机体。科学家称之为“盖亚”。生物圈本身可以实现自我调节,从而使地球更适于生活。如果我们在宇宙飞船或火星的密封系统中模拟一个人工生物圈,这个生物圈还会继续运行吗?一旦这个人工生物圈能够维持其运行,我们人类就可以移民到外层空间,而不会消耗地球自身的资源。这就是著名的“生物圈二号”实验。1987年,美国人在美国亚利桑那州的沙漠中建造了一个人工生物圈。当时,美国人认为这是继登月计划之后最激动人心的科学项目。这个人工生物圈是未来人类迁移到其他星球的实验基地。“生物圈二号”里面是热带草原、热带雨林、沙漠、海洋、沼泽等。然而,在这个人工生物圈的运作中总是会出现问题。首先,氧气和二氧化碳的浓度发生了巨大的变化。氧气浓度以每月0.5%的速度下降。最后,氧气含量已经下降到不适合人类居住的水平。科学家必须从外部注入氧气来维持生物圈的运转。与此同时,大量授粉昆虫也消失了,而蚂蚁和蟑螂却大量繁殖。“生物圈二号”后来有所改进,但总的来说,运行效果不是很理想,因为人类对尚未解决的自然奥秘知之甚少,人类很难复制自然的生物圈。

生物圈2

“生物圈2号”的实验实际上教会了人类一个真理,即地球上的任何生物都有其存在的理由。它们在生物圈中扮演着非常重要的角色。我们把生物圈看得太简单了。作为生物圈的一员,病毒也必须发挥作用。

# 2:病毒如何促进生物进化?

美国著名科普作家卡尔·齐默在他的《病毒星球》一书中认为,病毒完美地将毁灭和创造结合在一起。一方面,它们是致命的,另一方面,它们也给了世界很多创造力。你怎么理解这个句子?事实上,归根结底,病毒在地球生物圈中非常活跃。他们可以将DNA从一个物种转移到另一个物种。让我们以哺乳动物胎盘的进化为例来说明这个问题。

人类已经消灭的天花病毒

早在恐龙时代,哺乳动物和鸟类就实际诞生了。恐龙灭绝后,鸟类和哺乳动物占据了一个新的位置并迅速发展起来。因为随着地球气候的变冷,哺乳动物比爬行动物更有优势。他们的体温是恒定的。当气候有明显的季节变化时,哺乳动物和鸟类可以在地球上广泛分布,而爬行动物一般只能在低纬度地区生存。然而,哺乳动物比鸟类有一个优势,那就是它们有胎盘。鸟产卵。鸟会生下后代。大部分工作是在体外完成的,也就是说,孵化卵子。爬行动物和两栖动物甚至不需要孵蛋,直接产卵,利用自然的热量孵蛋。然而,哺乳动物在体内产下它们的后代。当它们的幼仔刚出生时,它们实际上并不比鸟类优越。他们仍然需要父母的照顾,没有独立行动的能力。

企鹅位于南极,鸟类可以生活在地球上最寒冷的地方

鸟类产下它们的卵,离开它们的巢穴,这些卵可能会被其他动物吃掉,这是非常危险的,而且哺乳动物会在体内繁殖,事实上,这并不是非常安全的,因为怀孕的哺乳动物由于行动困难,可能会被其他生物吃掉,甚至流产孵化实际上解决了冷却气候的问题。胎盘为什么会进化?这个问题似乎与自然选择没有什么关系。如果哺乳动物没有胎盘,如果它们依靠孵化卵繁殖后代,它们不会被自然选择淘汰。事实上,地球上确实有正在孵化的哺乳动物。地球上最原始的哺乳动物是单孔目动物。最典型的单孔动物是鸭嘴兽。鸭嘴兽通过产卵繁殖下一代。它们先产卵,然后把它们放进一个袋子里,根据它们自身的体温孵化卵。这种动物应该被归类为鸟类。为什么叫“哺乳动物”?因为鸭嘴兽在孵出蛋后会用自己的乳汁喂养它的幼仔。鸭嘴兽的这些特征有点类似于从鸟类到哺乳动物的“过渡”。那么,生物体进化胎盘有多难呢?

成千上万的细菌和病毒寄生在人体上。这些细菌和病毒将被人类免疫系统识别。人类免疫系统对外界物体有排斥反应。胎儿可以被视为人体内最大的“寄生虫”。胎儿有不同的血型、基因和母体。为什么人类免疫系统不会攻击胎儿?为什么人类在怀孕后没有拒绝?植物通常通过释放毒素杀死真菌和细菌。脊椎动物通常通过自身的免疫系统攻击寄生虫。哺乳动物想把胎儿植入它们的体内。他们面临的最大问题是如何为胎儿提供营养,同时防止免疫系统攻击胎儿。这要求母亲和胎儿能够在不互相干扰的情况下交换营养。

哺乳动物都在自己的体内繁殖后代

65百万年前,恐龙灭绝了。恐龙灭绝后,哺乳动物繁盛起来。然而,哺乳动物并不是在恐龙灭绝后突然出现的。哺乳动物的祖先也和恐龙一起生活了一段时间。在恐龙时代,哺乳动物的体积非常小,有点像今天的鼩鼱。它们的身体有毛发、乳腺,是温血动物,但它们没有胎盘。哺乳动物的祖先利用内源性逆转录病毒的DNA片段进化胎盘。

| 20世纪90年代,科学家发现了一种叫做“HERV-沃克”的人类内源性逆转录病毒。这种病毒的一个基因可以合成合胞素,一种存在于人类胎盘中的蛋白质。人类胎盘中有合胞素,其他哺乳动物的胎盘中也有合胞素。合胞素扮演什么角色?科学家做了一个实验来删除小鼠的合胞体蛋白基因。结果,缺失合胞素的小鼠胚胎没有一个发育顺利,全部死亡。合胞体素能使胚胎附着在母亲身上,并从母亲体内获得营养。这种病毒蛋白已经成为哺乳动物进化胎盘的关键。没有病毒,也许哺乳动物的进化是另一回事。

人类胎盘

科学家们进一步提出假设,1亿年前,哺乳动物的祖先被一种内源性逆转录病毒感染。这些祖先使用了病毒DNA的一个片段,因此拥有生产合胞体蛋白和进化胎盘的能力。什么是

称为“内源性逆转录病毒”?也就是说,这种病毒是我们体内的一种病毒。大多数脊椎动物的基因组中都可以找到内源性逆转录病毒的DNA片段。8%的基因是内源性逆转录病毒的DNA片段。当然,这些病毒可能在几百万年前就侵入了人体。经过很长一段时间后,他们的大部分DNA已经不复存在,只留下一些片段供人类使用。因此,一方面,病毒会入侵动物;另一方面,动物也可能利用病毒的DNA片段为自己服务。从这个意义上说,没有病毒,可能就没有哺乳动物,没有哺乳动物,没有人类

第三点:病毒在生物圈中的功能

病毒在多大程度上促进了生物进化?这方面的问题仍然需要科学家进一步研究。我们现在知道的只是冰山一角。接下来,我们将简要讨论病毒在生物圈中的作用。

在太阳系中,几乎所有地球以外的主要行星都是无氧的,而且在地球形成的早期没有氧气。最早进行光合作用的生物实际上不是植物,而是蓝细菌,这是一种含有叶绿素分子的细菌,可以通过光合作用产生氧气。他们利用太阳能产生大量氧气,改变了地球大气层的结构,使地球从无氧环境变成有氧环境。氧气的到来使大量厌氧生物(主要是细菌)灭绝,为多细胞生物的生产创造了有利条件。单细胞生物只有一个细胞,当多个细胞结合时,它们消耗特殊的能量。没有氧气,就没有多细胞生物。我们人类一直在呼吸和获取能量,但我们不是一直在吃东西。这表明氧气作为一种能量比食物更重要。没有氧气,地球上就不会有多细胞动物,我们也不会在地球上如此活跃。

蓝藻

多细胞动物需要氧气,但不应有太多氧气。如果氧气含量太高,那么地球上经常发生火灾,即使一个人不经意地摸了摸手掌,周围的环境也会着火。氧气不可能无限期地产生,这涉及到调节氧气与二氧化碳的比例,即全球碳循环。海洋中的病毒数量非常大。它们每天能杀死海洋中15%到40%的细菌。这些细菌死亡后,碳元素被释放出来。

如果没有病毒攻击蓝藻,水面将会出现水华

科学家们甚至在地球的海洋中发现了一些病毒。这些病毒携带光合作用的基因,这意味着病毒的基因也可能参与光合作用。

简而言之,病毒可以在不同物种之间解离,并发挥转移基因的作用。在生物进化的历史上,病毒相当于一个“生物补丁”。病毒和动物之间也可能有一场“军备竞赛”,这已经深深地影响了动物的进化。当然,我们不能过分夸大这个生物补丁的积极作用。毕竟,有些病毒仍然是有害的,给宿主带来许多不良后果,有些病毒甚至是致命的。因此,在某种意义上,病毒确实完美地将毁灭与创造结合在一起。如果病毒只有破坏性的影响,它们只会对宿主造成伤害,并且它们今天不能存在。

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