病毒是嚴格胞內(nèi)寄生的病原，盡管依賴于宿主細胞存活，但其進化是自主的，在與宿主的博弈中保持基因組和進化軌跡。2022年7月13日，美國國家生物信息中心的Eugene V. Koonin、Valerian V. Dolja和法國巴斯德研究所的Mart Krupovic聯(lián)名在Cell Host & Microbe發(fā)表觀點文章The logic of virus evolution，討論一種解釋病毒宏觀進化的簡單功能邏輯。作者認為一小部分負責基因組復制的核心基因傳承自原始復制子，但從編碼衣殼蛋白的基因起，大部分病毒基因陸續(xù)來自于自宿主。上述基因中最古老的可以追溯至所謂的最后一個共有細胞祖先（LUCA）。病毒基因的獲取主要來自兩種途徑：直接有助于病毒復制的基因可直接招募，當宿主基因可被重利用做某些病毒功能時可擴展利用。現(xiàn)有理論和經(jīng)驗證據(jù)都支持一種假設：除某些胞內(nèi)病原體，所有細胞生物都可作為多種病毒的宿主。病毒多樣性之豐富遠超其宿主，至少表現(xiàn)在兩個維度上：其一，細胞生物使用統(tǒng)一的遺傳信息儲存和表達模式，即由雙鏈DNA基因組轉錄成mRNA，再翻譯成蛋白質，但病毒可高效利用上述兩類核酸分子進行任何形式的信息傳遞。其二，病毒基因的進化速度通常遠快于其宿主，且病毒基因在其序列中占比更高。事實上，同一科（family）中的病毒序列多樣性甚至超過細胞生物一個域（domain）的多樣性，這使得分析病毒基因的深度進化關系和祖先更具挑戰(zhàn)性。病毒基因組的大小橫跨三個數(shù)量級——最小不過2kb（單鏈RNA），最大甚至超過2Mb（某些DNA病毒，如巨型潘多拉病毒）。因此病毒基因組既包括已知最簡單的蛋白編碼復制子，也包括巨型病毒，后者甚至超過某些原核和單細胞真核生物基因組的尺度和復雜性。當我們談論病毒進化時，標準概念是指病毒被限定于其細胞宿主中持續(xù)進行對抗的過程。在這場軍備競賽中，宿主演化并創(chuàng)造出多種抗病毒防御機制，病毒也相應地產(chǎn)生對抗系統(tǒng)用于壓制宿主防御。而病毒和宿主間大量的基因交換使這種競爭更加復雜糾纏：病毒頻繁地獲取宿主基因，并使其服務于病毒復制和病毒-宿主互作；相對應地，宿主也獲取病毒基因，并將其改造為防御手段或其他功能【1】。與物種間的水平基因轉移不同，病毒和宿主間的基因流得益于病毒復制的關鍵特征，即嚴格限定于胞內(nèi)，這允許復制中的病毒基因組與宿主的基因組和mRNA近距離接觸。在這篇觀點文章中，作者討論了病毒如何獲得宿主基因，及病毒-宿主共進化過程如何塑造病毒基因組。作者認為病毒基因的獲取導致基因組的巨大差異，該過程由簡單的邏輯支配——病毒將宿主蛋白轉變?yōu)橛欣谧陨韽椭频幕竟δ埽鲜鲞m應過程既包括直接獲取某一功能基因，又包括基因功能的擴展（所獲得蛋白的功能變化，伴隨著原功能的喪失，但蛋白結構大致不變）。這種細胞蛋白重賦能（repurposing）的邏輯決定了病毒宏觀進化的軌跡，包括新病毒類群的出現(xiàn)。病毒蛋白質組比較分析顯示存在一小組病毒標志蛋白，廣泛分布于不同病毒中，在病毒復制（復制相關VHP）和病毒顆粒形成（結構性VHP）中扮演關鍵角色。這兩類VHP的起源強烈暗示進化存在不同路徑，進而轉化為病毒起源的一種簡約場景【2】。復制相關VHP，包括RNA依賴的RNA聚合酶（RdRP）和逆轉錄酶（RT）、蛋白引發(fā)的DNA聚合酶、滾環(huán)復制內(nèi)切酶、超家族3解旋酶（S3H），僅與胞內(nèi)蛋白存在微弱的同源性，暗示起源于遠古，可能早于LUCA。使用多種計算方法重建的進化過程顯示，LUCA是一群生物，復雜程度類似現(xiàn)存的原核生物。LUCA中顯然已出現(xiàn)多種聚合酶和解旋酶。此外，RdRP和RT很可能是在推測的RNA世界向RNA-蛋白世界轉變過程中出現(xiàn)的， DNA-RNA-蛋白樣生物隨后出現(xiàn)并演化出LUCA，最后進化出細胞生物。在病毒復制酶多樣化的表象下，是驚人的一致性：所有上述蛋白的結構核心都是RNA識別基序（RRM）結構域，用于結合核酸。在病毒中，該結構域還包含核苷酸多聚化的催化位點及核酸酶活性。這種相對簡單、普遍存在又差異巨大的RRM結構域可能是最早出現(xiàn)的蛋白結構域之一，可能在RNA世界晚期就已作為核酶聚合酶的輔因子。RRM的多樣性進化產(chǎn)生RdRP、RT及其他病毒或細胞復制相關蛋白，可能發(fā)生在原細胞（protocells）中的一系列原始復制子（replicators）中，在DNA基因組的現(xiàn)代復制類型建立之前，當然也在原核樣細胞出現(xiàn)之前。病毒衣殼蛋白（CP）有多種類型，其氨基酸序列的進化速度通常遠快于復制相關VHPs。不同類群病毒間進化關系的分析方法是蛋白結構比較。目前已知的CP結構主要有20種【3】，但不同種CP的豐度差異巨大，少數(shù)為通用類型，另有一部分罕見的非常規(guī)類型。大部分病毒衣殼呈正二十面體，另有相當一部分呈螺旋形，兩種衣殼在蛋白聚集過程中都是熱動力學允許的，可通過數(shù)種蛋白組裝而成。正二十面體衣殼中至少存在10種不同的蛋白折疊類型，其中僅三種蛋白家族廣泛存在于不同病毒中，它們可被認為是結構性VHPs。第一種普遍存在的是單一β桶“果凍卷”（SJR）結構。SJR衣殼是多種正鏈RNA病毒的正二十面體衣殼的主要組分，包括Orthornavirus和Monodnaviria。此外，SJR還出現(xiàn)在某些雙鏈DNA病毒，如Helvetiavirae、Papillomaviridae和Polyomaviridae中。胞內(nèi)蛋白中也常有SJR結構域的身影，主要用于結合碳水化合物，某些是碳水化合物活化酶。多數(shù)胞內(nèi)的SJR蛋白，尤其是腫瘤壞死因子家族，可聚集形成衣殼樣顆粒【4】。真核生物的RNA和DNA病毒、原核中的微小病毒（Monodnaviria）及Varidnaviria中的SJR衣殼結構與胞內(nèi)SJR蛋白最相近，暗示病毒中的SJR衣殼至少經(jīng)歷兩次獨立的招募過程。招募的SJR蛋白必須首先獲得與病毒核酸互作的能力，方可行使CP功能，方法是在CP蛋白末端添加帶正電的氨基酸。第二種是雙DJR衣殼，即某些雙鏈DNA病毒（如Bamfordvirae）中包含兩個“果凍卷”結構域，它有數(shù)個可能的胞內(nèi)蛋白祖先家族，其中DUF2961家族糖苷水解酶的結構最相近【5】。第三種結構性VHP來自Duplodnaviria正二十面體衣殼中的HK97-折疊，可能源于細菌蛋白Dodecins。在細菌中Dodecins用于儲存黃素，也可形成球狀結構。上述三種普遍存在的CP結構凸顯出病毒進化的一種主要路徑——擴展適應（exaptation）。這一概念最早由Gould和Vrba提出【6】，用于描述生物實體（如動物器官）的再利用，賦予其區(qū)別于初始功能的新功能。在分子層面上，這一概念已經(jīng)用于蛋白和RNA分子的進化重賦能。在病毒衣殼蛋白中，“預適應”的胞內(nèi)蛋白可以重賦能為特定病毒功能，如聚集形成規(guī)則、對稱的多聚體結構，甚至獲得對碳水化合物的親和力。上述聚集是蛋白的通用特征，已經(jīng)被人工病毒樣衣殼的重建實驗證實。衣殼蛋白的擴展適應過程產(chǎn)生巨大變化，包含蛋白折疊方式的打破。故，病毒衣殼與其胞內(nèi)蛋白祖先可能僅有微弱的結構相似性，很難直接由序列推測出傳承關系。因此，結構性HVP的祖先似乎區(qū)別于細胞前系統(tǒng)中關鍵復制酶的可能起源。前述三種常見CP蛋白的胞內(nèi)先祖能夠發(fā)現(xiàn)，而經(jīng)歷過擴展適應的胞內(nèi)蛋白如今分布在三域生物中，說明其分化可能追溯至LUCA時代。這類HVP最可能由生命進化早期出現(xiàn)的胞內(nèi)先祖演化而來。這種病毒復制機器及結構蛋白起源的明顯時空分離，說明在生命進化的初期，全新的病毒起源于無衣殼、病毒樣的自在性遺傳元件。這類原始的遺傳元件現(xiàn)今仍有存留，如narnaviruses和mitoviruses等某些“無衣殼病毒”，它們僅編碼RdRP基因【7】。前述三種標志性CP蛋白的招募使得后續(xù)更多的擴展適應成為可能，如，包裝病毒基因組的ATPase的遠古擴展適應。在病毒長達30億年的進化歷程中經(jīng)歷過多種擴展進化事件，可概括為兩類：（1）獲得病毒特異的功能，而非直接繼承其胞內(nèi)蛋白祖先的功能；（2）適應蛋白復制的要求，但仍帶有原始生化特征，即擴展適應表現(xiàn)在生物學層面，而非生化層面。擴展適應的第一條路徑通常涉及蛋白結構的顯著改變。除上述三種CP蛋白，另一個典型例子來自巨大潘多拉病毒，它攝取了其Nucleocytovirecetes祖先的DJR衣殼，轉而從宿主獲得一個失活的GH16家族糖苷水解酶，作為其病毒顆粒兩種主要蛋白之一，形成非對稱的罐狀外殼。但其近親molliviruses仍保留DJR衣殼，而以上述糖苷水解酶的同源蛋白作為病毒顆粒的次要組分。這個例子似乎反映出一種普遍的趨勢：病毒從宿主獲取的基因之所以被保留，最初必須可以為病毒感染過程立即提供某種便利，隨后經(jīng)歷漸進的重賦能過程，先作為次要成分，然后成為病毒顆粒的主要成分。另一個更復雜的例子來自甲病毒（alphaviruses）糜蛋白酶的擴展適應替代其先祖SJR衣殼的過程。甲病毒衣殼的序列和結構均類似另一類正鏈RNA病毒（黃病毒）中的蛋白酶，后者不作為病毒顆粒的組分，但顯示出病毒蛋白酶活性，參與病毒多聚蛋白的加工過程。甲病毒衣殼經(jīng)一步酶切從多聚蛋白中釋放出來，隨后失活掉其蛋白酶活性【8】。類似SJR衣殼，甲病毒衣殼的擴展適應也是在N端添加一段帶正電的無序區(qū)段。類似的進化場景也發(fā)生在噬菌體尾管蛋白上，其結構類似病毒絲氨酸蛋白酶的折疊形式。帶有同樣折疊的蛋白酶出現(xiàn)在大部分Herviviricetes病毒中。此外，在皰疹病毒（herpesviruses）中這類蛋白酶被稱為assemblins，催化主要衣殼蛋白的酶切成熟及腳手架蛋白的切割。還有minivirus中的例子，兩種密切相關的葡萄糖-甲醇-膽堿（GMC）-型氧化還原酶被重賦能為結構蛋白，分別形成外部糖基化纖絲（修飾在正二十面體衣殼外）及螺旋形的核衣殼纖維（包裹其1.2Mb的基因組）【9】。盡管兩種蛋白的氧化還原酶活性均已失去，但所有活性位點仍然是保守的，輔因子FAD依然穩(wěn)定結合其上。Nucleocytoviricota其他成員中的GMC-型氧化還原酶則不保守，它們可能源自細菌。此外，擴展適應的例子還包括：逆轉錄病毒的基質蛋白，是整合酶中結合DNA的螺旋-轉角-螺旋結構域；Mononegavirales成員的基質蛋白似乎來源于親環(huán)素，是一類帶有肽基脯氨酸異構酶活性的分子伴侶；而沙粒病毒的基質蛋白來自一種E3泛素連接酶的RING結構域。上述例子顯示出病毒蛋白進化的一種顯著趨勢，即，招募酶作為結構蛋白，但酶活丟失。追溯由擴展適應獲得的病毒蛋白源頭的結果往往出乎意料，通常需要用最敏銳的方法進行蛋白序列和結構的比較。如痘病毒中參與出芽的蛋白F12，被證實是一種衍生的、失活的DNA聚合酶；另一種未知功能蛋白F16，是一種失活的絲氨酸重組酶。類似F12，皰疹病毒蛋白UL8是一種失活的B族DNA聚合酶，被招募為無酶活但必需的解旋酶-啟發(fā)酶復合體的組分，參與多種蛋白-蛋白相互作用。巨型噬菌體類核結構外殼的主要蛋白可保護病毒DNA免于細胞防御系統(tǒng)（如限制性內(nèi)切酶和CRISPR-Cas）的傷害。結構比較顯示，主要外殼蛋白Chimallin含兩個結構域：N端結構域帶有α+β折疊，類似一種未鑒定的細菌蛋白；C端結構域來自一種GCN5-相關的N-乙酰轉移酶，結構類似于大腸桿菌AtaT及tRNA乙?；舅氐耐唇Y構。類似其他源自酶的病毒蛋白，乙酰轉移酶的活性位點也發(fā)生突變，酶活性喪失。因此，原蛋白的擴展適應可能是病毒結構蛋白進化的主要路徑。也有許多擴展適應的例子并不涉及結構的劇烈變化，蛋白生化活性得以保留，盡管功能已發(fā)生改變。典型例子是ATPase，作為病毒基因組包裝入衣殼的馬達，存在于幾乎所有雙鏈DNA病毒（Varidnaviria及Duplodnaviria）中。不同于前述組成病毒顆粒的蛋白，這里ATPase擴展適應的祖先更易于追溯。雖然DNA包裝入病毒顆粒是病毒獨有的功能，但ATPase保留著與其胞內(nèi)祖先相當程度的序列相似性——不僅結構折疊上相似，甚至包含相同的ATP結合和水解基序。Varidnaviria的ATPase屬于FtsK家族，負責在細胞分裂過程中將細菌和質粒DNA泵入子細胞。絲狀單鏈DNA噬菌體Loebvirae也編碼FtsK樣ATPase，在病毒擠出宿主細胞時將單鏈DNA泵過宿主細胞膜。當然，ATPase的擴展適應也有發(fā)生較大改動的例子，如Duplodnaviria中雙鏈DNA包裝ATPase作為最大的末端酶，含有一個額外的RNase H折疊核酸酶結構域，但仍可通過保守區(qū)段識別出其來源。多數(shù)RNA病毒并不編碼基因組包裝酶，而是核酸直接與結構蛋白組裝成病毒顆粒。已知唯一的例外是雙鏈RNA噬菌體Cystoviridae，編碼類似超家族4解旋酶的包裝酶。Parvoviruses編碼的超家族3解旋酶代表的是一個近期發(fā)生的擴展適應事件，其S3H負責將病毒基因組包裝入已形成的空顆粒中。此外，病毒中的解旋酶還可能具備啟發(fā)酶活性、脫衣殼功能、或RNA加帽等功能。保守性擴展適應的第三種酶是蛋白酶，用于處理病毒蛋白前體。許多正鏈RNA病毒（如Kitrinoviricota和Pisuviricota）整個基因組RNA或大部分非結構蛋白都是首先翻譯為一個多聚蛋白，其中帶有一個或多個蛋白酶結構域。這些蛋白酶分屬兩類不相關的折疊，木瓜蛋白酶-樣或糜蛋白酶-樣，某些病毒同時編碼這兩類蛋白酶。逆轉錄RNA病毒Pararnaviria還編碼一類獨特的天冬氨酸蛋白酶。某些RNA病毒蛋白酶的胞內(nèi)蛋白起源是可追溯的，Picornavirales編碼的糜蛋白酶樣蛋白酶明顯來源于HtrA家族細菌蛋白酶；逆轉錄病毒的天冬氨酸蛋白酶似乎源于Ddi蛋白酶，是真核生物泛素信號系統(tǒng)的高度保守組分。由于上述多聚蛋白加工或衣殼蛋白成熟都是典型的病毒功能，病毒對這類蛋白酶的招募顯然經(jīng)歷了擴展適應過程，但其生化活性得以保留，表現(xiàn)在序列保守性上。然而，對病毒主要進化事件進行分期通常是困難的。在上述例子中，進化的邏輯似乎決定了病毒蛋白酶和多聚蛋白起源的特定時間順序?？紤]到病毒基因組5’端轉錄起始位點來源于真核，很可能病毒多聚蛋白最先進化出來，且起初由宿主蛋白酶切割成熟，這類酶的基因隨后被病毒捕獲。盡管DNA病毒通常不編碼多聚蛋白，但Varidnaviria成員大多編碼一種半胱氨酸蛋白酶，是其衣殼酶切成熟必需的。該蛋白酶類似真核去泛素酶Ulp1，很可能是病毒在進化早期從其真核宿主處獲得的。此外，前述duplodnaviruses編碼的assemblin樣絲氨酸蛋白酶包含一種獨特的折疊，應該源于病毒基因組，但在某些噬菌體（Caudoviricetes）中這類蛋白酶被細菌來源的ClpP-樣蛋白酶代替【10】。病毒有充足的機會從其宿主獲取基因，這種“從外部”獲取的基因可被稱為“外部擴展適應（extramural exaptation）”。而在病毒進化過程中，還發(fā)生多種病毒自身基因的擴展適應，可稱為“內(nèi)部擴展適應（intramural exaptation）”，即病毒自身基因的功能被重置，通常發(fā)生在基因復制后，其中一個拷貝獲得新功能，或同一個蛋白獲得額外的功能。例如，前述duplodnaviruses的主要尾部蛋白、assemblin及pandoraviruses的主要結構蛋白；mastadenoviruses的E1B-55K，源于一個編碼LH3-樣次要衣殼蛋白基因的復制。此外，擁有已知最大ssRNA基因組的closteroviruses的主要CP蛋白復制成三份，其中兩份擴展進化為病毒在細胞-細胞間運動所必需的功能。某些closteroviruses的木瓜蛋白酶樣前導蛋白酶復制后，其中一個基因演變?yōu)榛蚪M復制相關，另一個促進病毒在植物中的遠距離運輸。相較于從宿主獲取基因，這種病毒將自身基因復制后適應進化出新功能的方式可能更加高效，尤其是RNA病毒。但實驗證據(jù)顯示，某些基因經(jīng)復制后擴展出的功能可能對RNA病毒有害【11】，表明存在相當大的選擇壓力用于新功能出現(xiàn)或丟失其中一個重復基因。“內(nèi)部擴展適應”的另一種途徑是為病毒蛋白添加額外功能，又稱為兼職（moonlighting）或基因共享【12】。典型的例子是病毒的解旋酶，既保持病毒復制中的作用，又額外獲得ATP依賴的病毒基因組包裝、脫衣殼或加帽等功能，如前所述。所有病毒都面臨宿主防御系統(tǒng)的威脅?；蚪M較小的病毒（如Riboviria和Monodnaviria）通常不編碼對抗蛋白，而是將病毒基礎蛋白兼職化使用；也有一些植物、真菌或動物病毒可以編碼RNA干擾（RNAi）抑制子，它們的功能模式和結構各異。其中一類RNAi抑制子含有雙鏈RNA結合結構域（dsRBD），該結構域廣泛存在于多數(shù)細胞生物中，因此幾乎毫無疑問，病毒的這類抑制子來自保守性擴展適應。而大型雙鏈DNA病毒（如Varidnaviria和Duplodnaviria）編碼多種對抗基因，如chordopoxviruses編碼的200基因中的一半都靶向宿主防御，包含阻斷天然免疫通路、泛素降解體系、凋亡通路等。這些基因的起源可以追溯至動物祖先，但無法確定具體基因。故，病毒對抗基因在招募后會發(fā)生巨大改變，包括核心折疊模式的重組。當然也有例外，新近獲得的蛋白仍與其真核祖先保留較高的序列相似性，如凋亡過程中caspase的抑制劑serpin。這種將宿主防御系統(tǒng)組分擴展適應為病毒自身對抗功能的情形，是病毒-宿主共進化中的一個關鍵趨勢。細菌和古菌中的病毒也會使用這種“租借武器”的策略，如招募CRISRR系統(tǒng)作為自身對抗組分。除上述擴展適應的方式，病毒還會直接招募宿主中的某些蛋白，幾乎不加修改地使用，獲取的蛋白活性幾乎被完整保留。通常招募的都是酶，如DNA解旋酶、DNA聚合酶、啟發(fā)酶、DNA連接酶、單鏈DNA結合蛋白等【13】。此外，催化核苷酸生物合成的酶（如核苷和核苷酸激酶、胸苷酸合成酶、核糖核酸還原酶），也基本保留序列相似性。通常確認病毒招募的酶的直接祖先很困難，但也有例外，如，系統(tǒng)發(fā)育樹顯示古菌中的病毒從其宿主中招募復制性MCM解旋酶。這足以說明大型雙鏈DNA病毒復制機器進化的一個主流趨勢是直接獲取酶并保留其活性。但這些酶并非普遍存在的，說明病毒編碼和宿主獲取的蛋白功能是可交換的，特別是原核生物的病毒，更易于接近宿主復制機器。而真核生物中的病毒，如Nucleocytoviricota在宿主胞漿的病毒工廠中復制，所需的幾乎全部蛋白都是招募而來并保留原功能【14】。此外，病毒也會直接招募宿主的酶用于補全細胞過程。如噬藍藻體招募光合系統(tǒng)組分、Nucleocytoviricota捕獲蛋白翻譯系統(tǒng)組分（如核糖體蛋白），在上述兩個例子中，病毒招募蛋白仍執(zhí)行原宿主系統(tǒng)中的功能，其作用可能是防止上述系統(tǒng)在病毒感染過程中關閉。快速進化往往掩蓋了病毒基因的祖先，這是病毒的一個突出特征，而擴展適應又蒙上一層紗。導致的結果是蛋白序列和結構上的進化約束變得十分松弛，從而使得病毒基因組中出現(xiàn)“暗物質”，即祖先已無法確認的基因。即便在許多小基因組的病毒中也存在暗物質蛋白，如前述RNAi抑制子。在大型雙鏈DNA病毒基因組（如Varidnaviria）中，暗物質基因占比相當大，在巨型潘多拉病毒中甚至高達90%【15】。至少兩類不同的進化路徑最可能導致病毒基因組暗物質的出現(xiàn)：其一是劇烈的擴展適應；其二，這類基因可能原本就是全新出現(xiàn)的蛋白編碼基因。為確認前者，可綜合利用近期發(fā)展的蛋白結構預測方法對病毒蛋白進行分析。后者出現(xiàn)的可能原因是所謂的“疊印（overprinting）”，即基因中出現(xiàn)核苷酸替換時導致讀碼框移動，翻譯后產(chǎn)生全新功能的蛋白，這類新功能在后續(xù)進化中得以固定。這類疊印通常出現(xiàn)于小基因組病毒中，如leviviruses裂解細菌細胞壁的蛋白；RNA病毒及ssDNA病毒中也有疊印的例子。考慮到病毒與宿主的激烈軍備競賽驅動了快速進化，病毒基因組中的多數(shù)暗物質可能都與對抗防御相關。盡管病毒及其基因千差萬別，作者認為進化的許多路徑都適用于一個簡單而邏輯的概念框架：病毒的進化似乎萌芽于一小組涉及基因組復制的核心基礎蛋白，它們可以追溯至細胞出現(xiàn)前階段。除上述原始蛋白，病毒的進化過程就是一個不斷從宿主獲取基因的過程，及隨后出現(xiàn)的病毒間水平擴散基因的擴展適應。獲取自宿主的基因遵循兩條進化途徑：直接招募（蛋白功能保持不變）或擴展適應（基因重賦能以獲得病毒特異的功能）。擴展適應又可進一步分為保守的（生化活性得以保留）及激進的（功能徹底改變）。而直接招募和擴展適應獲得的基因顯示出普遍的趨同性（convergence），這是由于涉及病毒復制和表達的基因功能范圍相對較窄。除全新出現(xiàn)的病毒基因，已知的病毒及其基因組的多樣性僅由有限的進化路徑產(chǎn)生。通常來說，病毒的基因組越大，帶有的輔助功能越多。病毒基因組的擴展過程伴隨著多種輔助基因的獲得，這增加了病毒的適應性或自主性，盡管伴隨著與宿主功能的大量冗余。但這種冗余背后的邏輯在于，可以克服宿主設置的功能使用限制。此外，冗余的功能還可促進宿主代謝以維持活躍的病毒復制。DNA和RNA病毒基因組擴展的機會是不同的。RNA病毒基因組的尺度限定在40kb之內(nèi)，決定了僅必需功能的基因可被納入基因組中。而dsDNA病毒的基因組尺寸和功能復雜性甚至比肩某些細胞，于是編碼代謝相關、蛋白糖基化修飾、胞內(nèi)運輸相關蛋白、翻譯系統(tǒng)的基因均可納入基因組中。所以大型基因組病毒的進化取決于增強感染效率、擴大宿主范圍、增加粘附成功率、降低衰敗率等。總之，病毒進化的邏輯決定于病毒的關鍵生物學特征，即嚴格胞內(nèi)寄生。這使得病毒有充足的機會直接獲取或擴展進化宿主功能基因，但也需要克服宿主的防御系統(tǒng)。相對應地，病毒的基因也多次被宿主獲取，病毒的某些基因也被宿主擴展功能，從而使得基因和功能在病毒和宿主間實現(xiàn)雙向傳遞。深入理解病毒進化的邏輯將有助于探究病毒-宿主共進化及抗病毒療法的開發(fā)。https://doi.org/10.1016/j.chom.2022.06.008
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