病毒（virus）是由核酸分子（DNA或RNA）与蛋白质构成的非细胞形态，靠寄生生活，是介于生命体及非生命体之间的有机物种的非独立生命体。
前往奥地利东部城镇克洛斯特新堡游玩的游客，通常会造访位于该镇的12世纪的修道院或附近的作家Franz Kafka纪念馆。然而，病毒学家和进化生物学家可能有一天会向该镇的污水处理厂致敬，该污水处理厂提供了目前最接近于细胞的病毒的基因组。美国能源部联合基因组研究所的博士后Frederik Schulz等近期发表于《科学》杂志的研究揭示了这一点。这个发现对一种有争议的假设形成了挑战，该假说认为所谓的巨型病毒是一种已经消失的第四类生命的后裔。相反，Schulz等人的研究认为，这些“超大病毒”并非有着如此充满想象力的起源。
巨型病毒的发现模糊了病毒和细胞生命之间的明显区别。巨型病毒基因组编码的蛋白质被认为是具有细胞生物体特征的蛋白质，特别是翻译系统组分，这导致了一种认为巨型病毒来源于细胞生命第四域的假说的诞生。Frederik Schulz等人报道了一组来源于克洛斯特新堡污水处理厂的巨型病毒，该种病毒被命名为Klosneuviruses。宏基因组数据显示，与其他巨型病毒相比，Klosneuviruses编码一个扩大的翻译系统，包括具有所有20个氨基酸特异性的氨酰基转移RNA合成酶。这些基因的综合系统发育基因组学分析表明，Klosneuviruses病毒并不是从细胞样祖先进化而来，而是一个较小的病毒通过大量获取宿主基因而产生的。
德国海德堡马克斯·普朗克医学研究所的环境病毒学家Matthias Fischer说：“这项工作非常有说服力。根据目前可获知的数据，我不会把我的资金放在第四域假说上面。”
绝大多数病毒比细胞小得多，并且因为可以借助于宿主的系统来进行复制，病毒只需要很少的基因。例如某些禽类病毒和猪病毒仅仅依靠两种基因，而肠道细菌大肠杆菌的常见菌株则包含近4400种基因。因为病毒不能独立繁殖，缺乏细胞生命体的特征，所以生物学家通常将它们从生命俱乐部中去除。
2003年《自然》杂志首次报道巨型病毒时，对研究人员造成了极大的震撼。这些病毒不仅在体积上大于许多微生物，而且可以携带超过2500种基因，这一数目也超过了许多细菌。一些科学家认为，巨型病毒的发现提醒我们需要修改生命进化树。标准生命进化树分为三个主要群体（域），即细菌、古细菌和真核生物，而数位研究人员提出，巨型病毒是生命第四域的后裔。在这种观点下，巨型病毒的祖先是目前已灭绝的生命，随着时间的推移，这些生命体的许多基因被丢弃，并成为依靠寄生生存的巨型病毒。
然而，诸如美国马里兰州贝塞斯达的国家生物技术信息中心的进化生物学家Eugene Koonin等认为，巨型病毒并非来源于第四类生命。他说：“很明显，这些巨型病毒和一些非常小的病毒同属于一组病毒。”他认为，“当这些较小的病毒中的一些病毒在进化过程中从宿主中引入越来越多的DNA后，他们变得越来越巨大。”
Frederik Schulz及其同事，在与奥地利科学家组建团队后，在研究克洛斯特新堡污水处理厂中的微生物时，并无意于验证第四类生命的假说。他们使用被称为宏基因组学的方法，涉及对一个样本中的所有DNA进行测序（而不是直接分离的细胞或病毒），以鉴定新生物体的基因组指纹图谱。病毒DNA片段一个接一个地出现。当研究团队将这些片段组装为基因组时，他们得出结论，它属于一种新的巨型病毒，并将之命名为Klosneuvirus。研究团队通过对来自其他现场的样本应用相同的技术，拼凑出三种同类病毒的基因组。
巨型病毒Klosneuviruses之所以得到人们的重点关注，是因为它们的基因组比任何以前发现的的巨型病毒更像细胞。例如，细胞将来自20种氨基酸的蛋白质拼接在一起，并且每种氨基酸都具有不同的酶，将其黏附到载体分子上并递送至蛋白质合成部位。其他巨型病毒仅仅携带7种铆合酶（attachment enzyme），但Klosneuviruses病毒具有所有20种酶的基因。
这些Klosneuviruses病毒的生命样基因组，提供了一个机会来验证它们是否来自第四类细胞生命域。 Schulz 说道，以下可能是这些巨型病毒来源于其他病毒的证据。在与Koonin实验室合作后，研究人员比较了一系列病毒和生命体中的不同铆合酶序列。他们的分析结果表明，巨型病毒逐渐从不同的宿主中获取了铆合酶基因。加拿大温哥华不列颠哥伦比亚大学的环境病毒学家Curtis Suttle说：“没有第四类领域的证据，该研究证实了这一点。
然而，第一个巨型病毒的共同发现者仍对第四域假说坚持不懈。法国艾克斯马赛大学的微生物学家Didier Raoult认为，铆合酶基因得出进化结论的基础并不稳定，因为它们经常交换序列或发生其他变化，从而模糊了其起源。艾克斯马赛大学的遗传学家Jean-Michel Claverie也指出，研究人员在污泥样本中发现了大于平均水平的病毒颗粒，但并没有证明他们组装的基因组属于这些病毒。他表示，“我等待看到一个真正从宿主分离出来的独立的病毒，在此之前我对其进化的解释不报以信任态度。”
（作者：赵永刚)
参考文献：Science 2017;356:15-16