生命的界线与灾难的门槛

时间:2024-06-26 16:26:05

威廉·麦克尤恩(William Mcewan):英国剑桥大学MRC分子生物实验室博士后研究员。

生命的界线与灾难的门槛

只有遗传信息在传递给下一代的过程中不过分失真,病毒复制传播才有可能。我担心人类没能力设计一种方法加速它们失真。

在与病毒感染的斗争中,我们无疑处于战略劣势地位。我们的基因组很庞大,任何一个基因发生复制错误,都会使人类生命受到威胁。因此,我们必须忠实地复制我们的信息——每个复制周期里,1 010个核苷酸中有1个左右的错误,这是哺乳动物的概率。同时,传播速度极快的“RNA病毒”样本显示,一代之间它就能达到4个数量级的序列多样性,而病毒代际更替的时间其实并不长。

但是,容易出错的复制并非没有限度。有这样一个点,即病毒的灾难门槛(阈值),这时候基因信息的复制不能得到支持。越过这个门槛(阈值),复制能力就丧失了。有人认为这可以被用作医疗干预措施,只要轻轻一点病毒,让它翻过这个门槛。多么聪明的主意!错误灾难门槛定义了信息遗传能力的界线——生命的界线。在界线的另一侧即是万丈深渊。

错误灾难已在理论上建立起模型。在理论指导下,作为抗病毒战略,组织培养和小鼠实验支持了被加速的突变。但不幸的是,诱导病毒加速突变的药物对病毒宿主也是有毒的。对特定病毒的特别错误,施放诱导药物是可行的,但相比于纯粹抑制剂,它就像是个冒险的游戏。

现在,我们为新近的知识感到欣喜,虽然自然其实早已到达那里。APOBEC3基因家族系统地把错误引进到病毒基因组,轻推它们越过门槛。病毒严肃对待这一威胁。HIV有一个基因,其功能就是对抗APOBEC3。没有这个基因,HIV不能复制。其他病毒似乎已经输掉了这场战争:人类基因组里杂存着那些已灭绝的病毒的残余物,它们是APOBEC3行动遗留下的疤痕。或许,加速突变是那些病毒消亡的原因。我担心进化的创造力——在地质年代上,缓慢积累起来的每一代1 010个碱基对——或许优于我们自己,除非我们能抓住这个美好的想法,设计一些温和的、无毒的病毒技术。