細(xì)胞是生物體基本的結(jié)構(gòu)和功能單位，但病毒只有蛋白質(zhì)外殼包裹著緊湊的核酸物質(zhì)（DNA或RNA），并不具備完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。所以對于病毒而言，想要存活就必須寄生在宿主細(xì)胞中，并且借助宿主細(xì)胞的核苷酸和氨基酸來合成自身的一些組件，完成自己的基因組復(fù)制、蛋白質(zhì)外殼制造，以及組裝完整的新病毒。
在這個過程中，人們理所當(dāng)然地認(rèn)為，完整的病毒基因組只能同時感染一個宿主細(xì)胞，并在其中完成新病毒的復(fù)制、組裝和釋放。然而，最近eLife上發(fā)表的一項新研究顛覆了這一傳統(tǒng)認(rèn)知。
正如來自法國蒙彼利埃大學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)的那樣，一些病毒不僅可以分成多個部分，分別感染宿主細(xì)胞，而且這些基因組分裂的病毒可以像拆散的拼圖一樣，分散在多個宿主細(xì)胞中蓬勃生存，然后這些在不同細(xì)胞中復(fù)制的病毒粒子，自我組裝成新的完整病毒并繼續(xù)感染。
分開感染的病毒基因組
多分區(qū)病毒已有半個多世紀(jì)的歷史，當(dāng)時的研究人員意識到病毒可以由兩個或兩個以上獨(dú)立的部分組成，而且每一個獨(dú)立的部分對于病毒感染都至關(guān)重要。例如，多分區(qū)病毒其中的一部分可能是制造關(guān)鍵酶所必需的，而另一部分則是制造包裝并轉(zhuǎn)運(yùn)病毒粒子的外殼所必需的。
但是，病毒為什么要把它的基因組分開呢？畢竟，將每一部分都很重要的基因組分成不同的部分，存在著相當(dāng)大的風(fēng)險，比如基因組的某些部分很容易丟失或組裝時落下，如果整個基因組的一部分丟失，那么剩下的基因組也基本就完蛋了。
科學(xué)家們在發(fā)現(xiàn)多分區(qū)病毒后也感到十分疑惑，“為什么病毒會這樣做呢？為什么要分開基因組？將這些片段單獨(dú)包裝有什么好處？” 荷蘭生態(tài)學(xué)研究所的進(jìn)化病毒學(xué)家Mark P. Zwart表示。
為了探索這些問題，研究人員曾開發(fā)模型來預(yù)測這種多分區(qū)的方式，將在什么情況下從一個更典型的病毒祖先進(jìn)化而來，所有這些理論都建立在假設(shè)所有的病毒片段必須同時感染一個細(xì)胞的基礎(chǔ)上。
但結(jié)果很令人困惑。2012年的一項研究得出結(jié)論，無論病毒基因組多分區(qū)的好處是什么，缺點都是如此之大，以至于不可能存在超過四個分段的病毒。然而，已知一些多分區(qū)病毒，如蠶豆壞死萎蔫病毒（FBNSV）有多達(dá)八個基因組片段，每個片段都由不同的病毒粒子所攜帶。從理論上講，它不可能進(jìn)化得來，但又如何解釋它的存在？
病毒學(xué)新認(rèn)知
為什么病毒會從多分區(qū)的感染方式中受益，仍然值得探究。
研究人員提出一個想法，認(rèn)為基因組的劃分允許每個片段在不同頻率上發(fā)生變化，這是一種應(yīng)急的調(diào)節(jié)基因表達(dá)的方式，因為一個特定基因的活性水平可能取決于它在細(xì)胞中的復(fù)制數(shù)量。每次病毒感染一個新的宿主，片段的頻率就會發(fā)生變化，這可以讓病毒測試在新的細(xì)胞環(huán)境中基因表達(dá)的最佳程度。
美國坦帕大學(xué)的病毒學(xué)家Eric Freundt推測，如果宿主植物的先天防御僅破壞那些表達(dá)某些病毒蛋白的細(xì)胞，那么將病毒蛋白質(zhì)的基因分布到不同的粒子中，可能會保證病毒在某些細(xì)胞中不被發(fā)現(xiàn)。Freundt認(rèn)為，另一種可能性是，如果病毒一次性產(chǎn)生所有蛋白質(zhì)，可能會導(dǎo)致宿主細(xì)胞超負(fù)荷工作，并“累死”細(xì)胞。通過將其基因組分布在許多植物細(xì)胞中，病毒可以避免壓垮任何單個寄生的細(xì)胞。
果真如此，這些病毒似乎本能地避免把雞蛋放在一個籃子里。
不過，研究人員仍指出，以上這些只是假設(shè)，多分區(qū)病毒的演變原因仍然很神秘。
Zwart指出，關(guān)于多分區(qū)優(yōu)勢的大多數(shù)想法都是關(guān)于基因組分割，而不是將病毒劃分為不同的感染單位。將基因組分成區(qū)段，允許病毒更容易地重組其基因的各種有利形式。
亞利桑那州立大學(xué)的病毒學(xué)家Arvind Varsani對此表示贊同，“從模塊化的角度來看，你可以看到多分區(qū)病毒的優(yōu)勢，每個模塊都可以獨(dú)立，病毒可以更快地獲得每個模塊，并通過混合和匹配來適應(yīng)新環(huán)境。”
