被始祖人類收編的去勢病毒，竟成為人類繁衍的關鍵基因 ？——《我們身體裡的生命演化史》

胎盤中母體細胞和胎兒細胞的交界處，有一種蛋白質具有非常特殊的功能。合胞素（syncytin）位於這個介面上，在母體與胎兒交換養分和廢棄物時，擔任像是分子交通警察的工作。許多研究指出，這種蛋白質對於胚胎的健康極為重要。有一群科學家製造了合胞素基因有缺陷的小鼠，這種小鼠的生長活動一切正常，但卻無法生育。在受孕之後，胎盤無法成型， 因此胚胎不能存活。

母體如果少了合胞素，製造不出具有功能的胎盤，胚胎也就無法得到養分。人類如果缺少合胞素，也會產生許多和懷孕相關的問題。患有子癲前症（preeclampsia）的女性，身上的合胞素基因就有缺陷，以致可以製造出蛋白質， 卻無法好好完成工作，結果在胎盤中引發出一連串反應，導致了極危險的高血壓。

法國一個生物化學實驗室，透過合胞素基因的 DNA 序列，來研究這個蛋白質的結構。就如同林區的研究當中所看到的， 當一個基因被定序出來，就可以把遺傳編碼傳送到電腦中，與其他生物所具備的基因序列進行比對。這種辨認出模式的交互檢查，能比對整個基因，也能找出其他基因序列中是否有類似的小片段。幾十年來，資料庫中的基因序列資料來自各式各樣的生物，小至細菌，大到大象，有數百萬份。比對工作揭露出許多基因是複製而擴大的基因家族，這在第五章談到了。在合胞素基因中，研究人員找尋的是其他相似的蛋白質，想說可以從中發現合胞素在懷孕期間發揮功能的方式。

發現的結果是個謎。搜尋資料庫後顯示的結果是，合胞素和其他動物中的蛋白質都沒有任何相似之處。在植物與細菌中也沒有發現到相似的序列。最後電腦比對出來的結果讓人驚訝與困惑：合胞素的基因序列，看起來非常像是某種病毒中的序列，並且像是造成愛滋病的人類免疫缺陷病毒（HIV）。這種病毒為什麼會有類似哺乳動物的蛋白質，而且那種蛋白質對於懷孕還很重要？

研究人員在繼續探究合胞素之前，要先成為病毒專家。病毒是狡猾的分子寄生物。它們的基因組非常精簡，只含有感染和複製所需的資訊。病毒入侵細胞後，進入細胞核，並且進入基因組本身，一旦進入 DNA 裡面，它們會接掌主權，利用宿主的基因組製造更多病毒，並且生產病毒的蛋白質而不是宿主的蛋白質。宿主細胞受到病毒感染後，就成為製造千千萬萬病毒的工廠。人類免疫缺陷病毒這類病毒，為了從一個細胞傳播到另一個，它們會製造出讓宿主細胞黏在一起的蛋白質。這種蛋白質能夠把細胞併在一起，並建立通道，病毒藉此可以從一個細胞移動到另一個細胞中。為了達到這個目的，那種蛋白質會位於兩個細胞的交界處，控制兩者之間的交通。聽起來似曾相識？當然，因為合胞素在胎盤中做了同樣的事情：合胞素把細胞併在一起，控制胎兒細胞和母體細胞之間的分子交通。

研究團隊越是深入，越是發覺合胞素其實是來自失去感染其他細胞能力的病毒。哺乳動物蛋白質和病毒蛋白質的類似性，引導出一個新觀念——在遙遠過往的某個時間，一個病毒入侵了人類祖先的基因組，這個病毒含有某種類型的合胞素， 但它並沒有指揮細胞造出千千萬萬個病毒，而是遭受去勢，沒有感染能力，反而被新的宿主利用上了。人類的基因組是與病毒持續較勁的戰場。在合胞素這個例子中，因為尚未發現的機制，病毒中負責感染的部位被刪除了，其餘部位則被留下來製造胎盤所需的合胞素。病毒把蛋白質帶到了基因組中，本來是要攻擊基因組，後來卻受到劫持而為宿主效力。

科學家接著研究各種不同哺乳動物中的合胞素結構，發現小鼠的版本和哺乳動物的版本不同。比對了資料庫後，他們發現在不同的哺乳動物中，不同的病毒入侵產生了不同的合胞素。靈長類動物的來自入侵所有靈長類祖先的病毒；嚙齒類和其他哺乳動物的來自另一個感染事件，使得牠們有不同版本的合胞素。結果就是：靈長類、嚙齒類和其他哺乳動物，各有來自不同入侵者的不同合胞素。

人類的DNA 並非完全繼承自祖先，入侵的病毒會插入基因組中，產生功用。人類祖先和病毒的戰鬥，也是眾多創新的起源之一。

——本文摘自《我們身體裡的生命演化史》，2021 年 月，鷹出版。