大約8%的人類DNA起源于病毒：是我們的祖先與傳染性病毒之間古老斗爭的殘留物。這些所謂的內(nèi)源性病毒常常被認(rèn)為是沒有明確生物學(xué)意義的垃圾DNA。但來自美國猶他大學(xué)醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家們?cè)谝豁?xiàng)新研究中證實(shí)，進(jìn)化改變其中一些病毒殘余物的用途，使之成為了對(duì)付病毒自身的武器。

在發(fā)表于3月4日《科學(xué)》（Science）雜志上的論文中，科學(xué)家們報(bào)道稱發(fā)現(xiàn)嵌入在我們基因組中的一些病毒DNA片段調(diào)控了作為我們先天免疫系統(tǒng)基本元件的一些基因。先天免疫系統(tǒng)是機(jī)體對(duì)抗包括病毒在內(nèi)的一些病原體的第一道防線。當(dāng)采用實(shí)驗(yàn)方法除去其中的一些外源序列片段時(shí)，防御系統(tǒng)會(huì)遭到嚴(yán)重破壞。

共同資深作者、人類遺傳學(xué)副教授Cédric Feschotte博士說：“我們證實(shí)，其中的一些內(nèi)源性病毒塑造了我們的生物學(xué)。在哺乳動(dòng)物基因組內(nèi)病毒DNA儲(chǔ)存庫推動(dòng)了先天免疫系統(tǒng)更新。”

人類先天免疫系統(tǒng)對(duì)抗外源入侵物的能力依賴于一種協(xié)調(diào)的反應(yīng)。在受到感染時(shí)，細(xì)胞會(huì)釋放干擾素來發(fā)出無聲警報(bào)，這一分子信號(hào)會(huì)觸發(fā)鄰近細(xì)胞激活由成千上百個(gè)基因構(gòu)成的兵工廠來對(duì)抗入侵物。通過分析公開可用的人類細(xì)胞基因組數(shù)據(jù)集，作者們發(fā)現(xiàn)干擾素似乎激活了成千上萬的內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒（ERV）。由于這些逆轉(zhuǎn)錄病毒是在數(shù)百萬年前緊急插入到我們的基因組中，它們?cè)缇蛦适Я松筛腥拘圆《绢w粒的能力。它們?cè)诨蚪M中的定位提供了有關(guān)這些干擾素誘導(dǎo)元件現(xiàn)代潛在功能的線索。并非隨機(jī)分布，它們富集在一些已知在免疫中發(fā)揮功能的基因附近。

Feschotte說：“這是第一個(gè)證據(jù)向我們表明了，其中的一些元件真的參與了開啟免疫基因。”Feschotte與人類遺傳學(xué)副教授Nels Elde是這篇論文的共同資深作者、博士后Edward Chuong是論文的主要作者。

為了測試病毒DNA片段是否確實(shí)對(duì)免疫至關(guān)重要，科學(xué)家們采用了基因編輯工具CRISPR/Cas9在細(xì)胞培養(yǎng)物中逐個(gè)刪除一些病毒序列，這些序列都定位在已知免疫基因的附近。在缺乏外源序列的突變細(xì)胞中，鄰近免疫基因不能響應(yīng)干擾素正確地開啟，證實(shí)它們充當(dāng)了病毒源性開關(guān)。此外，當(dāng)用病毒感染AIM2免疫反應(yīng)基因附近缺失病毒DNA元件的細(xì)胞時(shí)，它們實(shí)施有效免疫反應(yīng)的能力顯著下降。綜上所述，結(jié)果表明古老的病毒DNA對(duì)于啟動(dòng)對(duì)抗當(dāng)代病毒感染的正確防御極為重要。

由于相似的病毒源性開關(guān)嵌入在許多免疫基因的附近，表明它們一起幫助協(xié)調(diào)了我們的細(xì)胞防御。“干擾素反應(yīng)就像是細(xì)胞的報(bào)警系統(tǒng)。我們發(fā)現(xiàn)在這一系統(tǒng)中最重要的一些開關(guān)實(shí)際源自古老的病毒，”Chuong說。該研究還找到了其他的內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒各自“連接”其他哺乳動(dòng)物干擾素反應(yīng)的線索，這有可能指出了一個(gè)廣泛的物種特異性免疫反應(yīng)機(jī)制。

Elde說：“先天免疫系統(tǒng)改造其中的一些病毒殘留物有可能并非偶然。”快速進(jìn)化及改變?nèi)肭植呗缘牟≡w不斷地挑戰(zhàn)著免疫防御。為了跟上它，進(jìn)化簡單地重組了過去病毒提供的遺傳物質(zhì)。”

“許多病毒最初是作為病毒復(fù)制過程的一個(gè)組成部分進(jìn)入到我們的基因組。進(jìn)化過程扭轉(zhuǎn)了局勢讓我們受益。”

長期以來，內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒一直被視作是我們基因組中沒有用的DNA，是我們進(jìn)化旅程的一個(gè)附帶結(jié)果。近年來的一些研究開始逆轉(zhuǎn)這種錯(cuò)誤的認(rèn)知。

2014年12月，諾貝爾獎(jiǎng)得主、德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心宿主防御遺傳學(xué)中心主任及教授Bruce Beutler博士領(lǐng)導(dǎo)研究人員證實(shí)，內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒也在機(jī)體對(duì)常見細(xì)菌和病毒病原體的免疫防御中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。

來自瑞典隆德大學(xué)的一項(xiàng)新研究表明，有著數(shù)百萬年歷史的遺傳病毒在構(gòu)建人類大腦特征性的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮了重要的作用。這一研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在2015年1月的Cell Reports雜志上。

2015年3月，新加坡A*STAR基因組研究所（GIS）的研究人員發(fā)現(xiàn)，來自古病毒、被認(rèn)為無用的ERV，可能有助于人類生命周期最早的細(xì)胞類型。這些新發(fā)現(xiàn)的病毒元素可用于確定胚胎干細(xì)胞的新類型，從而為了解人類發(fā)展和疾病打開了更多的可能性。