人体有8%的基因竟来自于病毒，自然界的转基因工程
转基因的话题在生活中相对来说一直都比较热门，从字面意思大家就可以知道它是指将外源基因转入到生命体当中去。那么大家是否了解转基因的操作流程吗？
首先我们要获取一个目标基因，我们要它一般是有考量的，有目的性的选择目标基因。比如说大米是主粮，而人摄入胡萝卜素的量有些低，所以就想将胡萝卜素的基因转入到大米中，制造出黄金大米，增加人的胡萝卜素摄入量。
这样，我们选出目标基因，如果我们知道目标基因的具体序列可以选择人工合成它，也可以直接从现有生物的基因库中截取。利用一种叫限制性核酸内切酶的酶将目标基因剪切下来，基因的两端都是特定的序列，这种特定的序列遇到互补的序列就会黏合起来。
然后我们要找到一种可以插入生命体DNA的载体，这种载体一般是病毒，在植物领域还可以是细菌里面的一个叫质粒的环状DNA。他们在自然界的生存手段就是依靠入侵目标生物体的DNA，这点我们稍后详细解释，现在我们继续来说说转基因工程。
总之，利用限制性核酸内切酶将载体上有害的基因剪开，将目标基因插在中间，可以同时达到破坏有害部分以及利用有害基因启动子来表达目标基因的功能的效果。然后利用该载体的入侵特性以及手段整合到生物体当中去。
如果将以上手段作用于生殖器官（花）或者受精卵上，这样发育成的个体就是一个转基因生物，它的后代也将会携带转入的基因。当然在实际操作中还有检查是否转入成功等等一系列的步骤都被我简化掉了。
看到以上的步骤，不知道大家有没有注意到一件事，那就是转入基因的步骤是利用自然界已经有存在的现象。也就是说在自然界实际上一直存在转基因的『活动』。自然环境下有无数的病毒会入侵我们的身体，有时候它们会令我们生病，有时候它们会被免疫系统扫除，而有时候，它们就赖在我们身体里不走了。这种叫反转录病毒的存在，能够通过把基因插入细胞DNA的方式进行复制，被插入的基因的工作，就是给新病毒制造部件。艾滋病毒还有相当数目的引发癌症的病毒就是这样的营生的。
在一些罕见的情况下，反转录病毒会感染卵细胞。然后诡异的事情就发生了。如果卵细胞成功受精，并发育为成年个体的话，整个身体的细胞就都带有这种病毒。如果这个人有了后代，那病毒就会被传下去。
一开始，这些所谓的内生性反转录病毒过着两种生活。一方面它们仍然可以从宿主身体内脱离，感染新的宿主。考拉就深受这类病毒疾病的困扰。然而，经过了数千年的时间，有些病毒逐渐被禁锢起来。它们的DNA发生了突变，丧失了感染新宿主的能力。与此相反，它们能复制的那些基因片段，最后又重新回到了宿主细胞的DNA中。无数次的复制造就了现在的基因组。
为了限制这类病毒对身体功能的干扰，哺乳动物制造了许多蛋白质来『锁住』大部分的病毒。最终，大部分内生性的反转录病毒突变得太过厉害，变成了遗传『行李』，不能再有什么作为。但它们还是具有病毒的所有特征，在科学家进行基因组测序的时候也可以很好地识别。科学家发现，在人类基因组中有10万个已知的病毒片段，占我们DNA的8％以上。要知道人类DNA中真正编码蛋白质的序列，也才只有 1.5%。
目前发现的人类中的非人类DNA数量共有36种，可能就是远古病毒感染人类祖先残留的DNA，潜伏在人类基因之间。最新研究报告发表在近期出版的《美国国家科学院院刊》杂志上，研究分析了全球各地居民的全部基因范围，其中包括许多来自非洲的居民，而非洲是现代人类祖先的起源地。
其实如果这些嵌入基因组的病毒只是复制自己玩一玩，事情好像还不是很复杂，毕竟基因组中的非编码序列有 99%，多出这么一撮似乎问题不大。但是，凡事就怕个但是……但是很多嵌入病毒的拷贝会处在与基因表达调控密切相关的区域内，事情变得复杂起来了。基因的表达，受到各种外界和内在因素的影响，可临到最后，人类的基因要如何表达，还要听命于几百万年前潜伏进基因组的病毒……
演化是一个永无止尽的创造过程，它能将看起来全然无用的东西变得有价值。人类基因组中散落的所有病毒碎片，其实就是为新适应性的产生提供的大量原材料。随着时间推移，我们的祖先给病毒DNA系上了缰绳，让其为己所用。在《自然》杂志的一篇新文章中，一位名叫萨缪尔·普法夫（Samuel Pfaff）的科学家及其团队，报道了有关这些用途的一个例子：帮助卵细胞发育为成体。
索尔克生物科学研究所（Salk Institute for Biological Sciences）的普法夫和同事们在研究中检查了受精的小鼠卵细胞。在受精卵开始分裂的时候，其产生的新细胞具有分化成胚胎任何部分的能力，包括胚胎周围的膜细胞和传输母体营养的胎盘细胞。事实上，在这个时期，你挑任意一个细胞出来，它都可以发育成整个生物。早期细胞的这种特性被称作细胞的全能性。
几天之后，细胞团发育成一个中空的球形。组成球体的细胞仍然具有多种发育的潜力。细胞最终能成为身体里的哪类细胞，取决于这一阶段所接收到的信号。一旦胚胎到达这一阶段，其细胞就失去了形成整个新生物体的功能，此时的细胞称为多能性细胞。多能性细胞的后代被『锁定』只能发育成某些特定的细胞。例如造血细胞就只能形成多种不同的血细胞，而再也不能分化为皮肤细胞。
普法夫和同事们检查了刚刚分裂成两个细胞的小鼠受精卵，此时细胞具有最大的全能性。他们列出了此时细胞中活跃的基因，正是这些基因赋予了细胞最大的分化潜力。他们发现有100个在双细胞阶段（就是指受精卵一分为二的阶段）活跃的基因，到了胚胎变成空心的胚泡的阶段时就突然『停工』了。
细胞开启和关闭基因的方法之一，是产生能与其附近DNA片段——即启动子——结合的蛋白质（RNA聚合酶）。蛋白质和启动子之间的结合必须很精确，否则基因将每次都在错误的时间上跳过，无法制造出所需的蛋白质。普法夫和同事发现，双细胞期所有的基因都具有同样的启动子，也就是说只需要一种蛋白质（RNA聚合酶）就可以启动所有的基因，这可能就是它们能在同一时间变得活跃的原因。
这项研究中最非同寻常的一点便是这些启动子的起源，它们来自病毒。
在胚胎发育的最初阶段，这些病毒控制的基因处于活跃状态。之后细胞“制止”了这些基因的活动，病毒也再也不能兴风作浪。这些基因的沉默，马上就使全能性的细胞变成多能性的了。
与生育相关的另一个来源于病毒的基因，在恐龙还统治着这个星球的时候，给人类以及所有真兽亚纲动物的祖先，带来了胎盘。它编码的蛋白质仅由胎盘中细胞制成，称为Syncytin（合胞体）。制造合胞体的细胞只位于胎盘与子宫接触的地方。它们融合在一起，形成一个单细胞层，称为合胞体滋养细胞，这对胎儿从母体中吸取营养是至关重要的。科学家发现，为了融合在一起，细胞必须首先制造合胞体。
Syncytin不是一个人类基因。它具有病毒基因的所有标志。Syncytin似乎对我们自己的生物学来说非常重要。最初，Syncytin允许病毒将宿主细胞融合在一起，以便它们可以从一个细胞传播到另一个细胞。现在它允许蛋白质从母亲进入婴儿。
它并非人类独有。黑猩猩在其基因组中的同一个位点具有相同的病毒基因。大猩猩也是如此。猴子也是如此。此外，这个基因在一个物种到另一个物种之间是非常相似的。解释这种模式的最好方法是，普通动物的共同祖先感染了带有Syncytin的原始病毒，并且进行了自然选择，分别进化出了这种受到青睐的重要功能。
后来，法国病毒学家Thierry Heidmann和他的同事 发现人类和其他灵长类动物中的合胞体的第二个版本，并称其为Syncytin 1和Syncytin 2.两种病毒蛋白似乎对我们的健康至关重要。在先兆子痫中，孕妇处于高血压的危险状态，Syncytin 1和Syncytin 2的水平都急剧下降。Syncytin 2还执行另一种病毒技巧来帮助人类的主人：它有助于遏制母亲的免疫系统，所以她不会像外来组织那样攻击她的宝宝。
2005年，海德曼及其同事认识到，合胞体不仅仅是灵长类动物，在测量小鼠基因组时，他们发现了两种合胞体基因（称为A和B），它们也在胎盘的同一部分产生。这一发现使得科学家们一劳永逸地测试了Syncytin对哺乳动物的重要性。他们关闭小鼠胚胎中的syncytin A基因，发现他们在大约11天后死亡，因为它们不能形成合胞体滋养层。很明显，这种病毒对保护胎儿极其重要。
然而，尽管他们的名字相同，但灵长类和小鼠的合胞体没有共同的历史。Syncytin 1和2来自与Syncytin A和B完全不同的病毒。在2009年，当Heidmann从兔子中完全不同的病毒发现了另一种syncytin基因时，Syncytin的故事变得更加复杂。虽然他们在几种不同种类的兔子中发现了这种额外的合胞体蛋白（称为Syncytin-Ory1），但它们无法在兔子相近的物种身上找到。所以帮助兔子胎盘的病毒必须在不到三千万年前的时间段感染兔子的祖先。
现在海德曼发现了另一种潜伏在哺乳动物古代的病毒。这是一种关于狗和猫与熊猫和鬣狗以及属于哺乳动物树的食肉动物分支下的所有哺乳动物。在他们看过的每一个肉食动物中，他们发现了同样的Syncytin基因，他们命名为Syncytin-Car1。在每一个物种中，它是惊人的相似，表明它经历了强大的自然选择为数百万年的重要功能。但是，从最亲密的活物亲戚，绝种山羊，就失踪了。来自作者的图表显示了他们如何看待这种演变已经展开。在8500万年前的其他哺乳动物的食肉动物祖先分裂之后，他们感染了一种病毒，最终成为胎盘必不可少的病毒。
现在正在显现的进化景象是非常惊人的。病毒已经降临在哺乳动物身上，至少有六次，他们已经在他们的主人身上发挥作用，开始执行相同的功能：建立胎盘。完整的故事必须等到科学家从病毒中搜索每个胎盘哺乳动物的合胞体。但同时有一些有趣的事情要考虑。科学家还没有研究的一些哺乳动物，如猪和马，它们并没有像我们这样的胎盘具有开放的细胞层。科学家已经通过寻找各种哺乳动物的生物学差异提出了各种各样的解释。但答案可能更简单：猪和马的祖先可能永远不会感染带有Syncytin基因的原始病毒。
