植物DNA中发现“病毒化石”,记录长达3亿年的进化史

编辑者: An goldy

植物DNA中发现“病毒化石”,记录长达3亿年的进化史-1

植物基因组不仅记录了古代感染的印记,更是一部名副其实的分子进化档案馆。由法国国家农业食品与环境研究院(INRAE)和国际农业研究发展中心(CIRAD)科学家领衔的国际研究团队,在93种植物的DNA中发现了超过4.7万个花椰菜花叶病毒科(Caulimoviridae)的内源性病毒片段。这些“分子水平的化石”为人类开启了一扇前所未有的历史窗口,其跨度长达数亿年,揭示了地球首批维管植物形成及古代森林出现时期的病毒演化历程。

花椰菜花叶病毒科是目前已知唯一的双链DNA植物病毒,它们具备一种罕见能力,即在DNA修复过程中通过非局部重组机制,将其遗传序列嵌入宿主的染色体中。这些被称为内源性病毒元件(EVEs)或“病毒化石”的片段会世代相传,并保存数百万年之久,使植物基因组宛如一本记录与病毒互动历史的独特日记。研究人员对从苔藓、石松到蕨类、针叶植物及开花植物在内的93种植物进行了分析,发现了35个此前未知的病毒进化分支,其中包括一个仅存在于特定针叶树种中的新集群。

通过对病毒与其植物宿主进化路线的对比,科学家揭示了一幅复杂的共存图景。尽管许多病毒谱系确实与维管植物共同存在了数亿年,但其演变历程绝非一帆风顺。病毒会在不同宿主物种间传播,整个病毒谱系有时会消亡,随后又再次出现。其中几次病毒谱系的灭绝恰逢全球性的行星级灾难——包括导致90%以上海洋生物消失的二叠纪大灭绝(2.52亿年前),以及导致恐龙灭绝的白垩纪-古近纪大灭绝(6600万年前)。在这些时期,环境条件的剧变重塑了生态系统,并创造了新的生态位。

这些发现强调了病毒与地球生命及进化织锦之间的紧密交织。植物基因组不仅是遗传信息的仓库,更是记录了数亿年来与这些“隐形伙伴”互动点滴的真实档案。正如树木年轮记录了过往岁月的干旱与火灾,DNA中的病毒序列也保留了生态系统在遭遇全球性动荡及随后重组时的记忆。

这一发现迫使人们重新审视病毒在进化中的角色:它们不仅会引发疾病,似乎还参与塑造了植物适应极端环境变化的能力。即便是在遥远的过去曾造成危害的感染,也在植物基因中留下了痕迹,这有助于我们理解当今生物体如何应对全球性危机并从中恢复。

这项于2026年6月发表在《PLoS病原体》(PLoS Pathogens)杂志上的研究,为古病毒学开辟了新途径,即将植物基因组视为病毒进化的天然档案馆。科学家现在可以追溯古代病毒如何适应生物大灭绝、气候变化以及新植物群落的出现。这些知识对于理解现代植物与病毒病原体之间的相互作用至关重要,并有助于预测植物将如何应对未来的生态挑战。

植物基因组是与病毒共存数百万年的生动纪实。我们阅读得越仔细,就越能理解如何保护这个绿色世界免受当前和未来的威胁。

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来源

  • Plant DNA harbours virus "fossils" that reflect 300 million years evolution

  • Viral fossils hidden in plant DNA reveal 300 million years of evolution

  • Endogenous viral elements trace the ancient origins and early evolution of the Caulimoviridae

  • ICTV Virus Taxonomy Profile: Caulimoviridae

  • Endogenous Caulimovirids: Fossils, Zombies, and Living in Plant Genomes

  • A New Putative Caulimoviridae Genus Discovered through Air Metagenomics

  • Мел-палеогеновое вымирание

  • Массовое вымирание

  • Эволюция вирусов — Википедия

  • Caulimoviridae - Wikipedia

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