植物 DNA 驚現「病毒化石」:封存三億年演化歷程的分子檔案

编辑者: An goldy

植物 DNA 驚現「病毒化石」:封存三億年演化歷程的分子檔案-1

植物基因組中隱藏的不僅是古代感染的記錄,更是一座真正的分子演化檔案館。由法國國家農業食品與環境研究院(INRAE)與法國農業國際合作研究發展中心(CIRAD)科學家領導的國際研究團隊,在 93 種植物的 DNA 中發現了超過 47,000 個花椰菜花葉病毒科(Caulimoviridae)的內源性病毒片段。這些「分子層級的化石」為人類開啟了一扇前所未有的歷史之窗,跨越數億年時光,揭示了地球上第一批維管植物與原始森林剛形成之時的病毒演化進程。

花椰菜花葉病毒科是目前已知唯一具有雙鏈 DNA 的植物病毒,它們擁有一種罕見能力,能在 DNA 修復過程中透過非定點重組,將自身遺傳序列嵌入宿主的染色體中。這些被稱為「內源性病毒元素」(EVEs)或「病毒化石」的片段,會代代相傳並保存數百萬年之久,使植物基因組化為一本記錄與病毒互動史的獨特日記。研究人員分析了從苔蘚、石松到蕨類、針葉植物及開花植物等 93 個物種,並從中鑑定出 35 個先前未知的病毒演化分支,其中包括一個僅存在於特定針葉樹種中的新群集。

病毒與植物宿主演化譜系的對比,展現出一幅複雜的共存圖像。許多病毒譜系確實與維管植物並存了數億年,但其發展歷程絕非一帆風順。病毒會在不同宿主物種間轉移,整個病毒譜系可能消失後又再次出現。其中幾次病毒譜系的滅絕正好與全球性的行星級災難重合,例如 2.52 億年前導致超過 90% 海洋生物消失的二疊紀大滅絕,以及 6600 萬年前恐龍滅絕的白堊紀—古近紀大滅絕。在這些時期,環境條件的劇烈變化重塑了生態系統,並創造出全新的生態棲位。

這些發現強調了病毒與地球生命及演化交織的程度之深。植物基因組不僅是遺傳訊息的儲存庫,更是一座真實的檔案館,記載了數億年來與這些隱形夥伴的互動。正如樹木年輪記錄了過往時代的旱災與火災,DNA 中的病毒序列也保存了生態系統在遭受全球性動盪並隨之重組時的記憶。

這項發現促使人們重新審視病毒在演化中的角色:它們不只是疾病的推手,顯然也參與了植物適應極端環境變化能力的塑造。即使是遠古時期造成損害的感染,也在植物基因中留下了痕跡,協助現代科學家理解生物體如何應對全球危機並從中復甦。

這項於 2026 年 6 月發表在《PLoS Pathogens》期刊上的研究,為古病毒學開闢了一條新路徑,即利用植物基因組作為病毒演化的自然檔案。科學家現在能夠追蹤古代病毒如何適應大規模滅絕、氣候變遷以及新植物群落的出現。這些知識對於理解現代植物與病毒病原體之間的互動至關重要,並有助於預測植物將如何應對未來的環境挑戰。

植物基因組是與病毒共存數百萬年的生動紀實。我們讀得越仔細,就越能理解如何保護這片綠色世界免受現在與未來的威脅。

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來源

  • 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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