Structural analysis of monomeric RNA-dependent polymerases revamped
本研究利用实验测定与预测的RNA依赖性聚合酶进行两两结构比较，以构建系统发育树，从而验证了若干病毒门的分类，同时对Lenarviricota和Duplornaviricota的单系性提出了挑战，进而证明了基于结构的系统发育学在解析RNA病毒深层进化关系中的价值。
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病毒是伪装大师，不断重写自身的遗传指令以逃避检测。在浩如烟海的 RNA 病毒世界中，有一种蛋白质拒绝改变其基本形状，即便其遗传密码正在剧烈变异。这种被称为 RNA 依赖性聚合酶的分子机器，是复制病毒遗传物质以实现传播的引擎。由于这些病毒的遗传密码变化极快，科学家长期以来一直难以仅通过 DNA 序列来追踪它们的家族历史；它们古老起源的信号已被时间所扰乱。然而，蛋白质的物理三维形状比其代码的字母要稳定得多。正如石器在制造它的人们所使用的语言消失后仍能保留其形态一样，这种病毒引擎的架构保留了序列已经遗忘的深层进化线索。
墨西哥国立自治大学的一个研究小组转向利用这些物理形状来重新绘制 RNA 病毒的家族树。他们不再比较遗传代码的字母，而是比较各种病毒聚合酶引擎的实际 3D 结构。他们收集了 100 多种不同病毒引擎的数据，其中既包括在实验室中捕捉到的结构，也包括由强大计算机程序生成的高分辨率模型。通过将这些结构并排排列并测量它们的契合程度，该团队构建了一张新的病毒关系图。这种方法使他们能够看到传统方法无法察觉的联系，揭示了不同病毒组之间的关系，并挑战了目前用于分类的一些规则。
研究始于组建一个多样化的这些病毒引擎的集合。研究人员选择了感染从人类、植物到细菌和真菌等各种生物的病毒结构。由于许多晦涩病毒的实验结构难以获得，他们大量依赖计算机预测，使用先进软件根据遗传序列构建聚合酶的 3D 模型。他们仔细确保这些数字模型是可靠的，剔除了任何看起来不确定或形成不良的模型。总共，他们分析了 107 个结构，代表了 103 个不同的病毒属。这个广泛的样本涵盖了病毒界几乎所有的主要分支，提供了比以往研究更宽广的视野，而以往的研究大多局限于引起人类疾病的病毒。
当研究人员比较这些形状时，他们发现聚合酶的物理结构揭示了一个清晰的家族树。生成的图谱显示出明显的分支，这些分支在很大程度上与目前的官方病毒分类相匹配，将那些拥有共同祖先的病毒归为一类。例如，来自正链 RNA 基因组病毒的引擎形成了一个主要簇，而来自负链基因组的则形成了另一个簇。然而，这项研究也发现了现有系统中的裂痕。两个被称为 Lenarviricota 和 Duplornaviricota 的主要病毒组在这一新树中并未形成单一、统一的家族。相反，它们的成员散落在不同的分支中，这表明目前定义这些组的方式可能无法反映其真实的进化历史。研究人员提出，这些分类需要进行修订，以更好地匹配聚合酶的物理现实。
除了宏观视角，团队还发现了作为不同病毒家族独特特征的具体结构细节。他们发现，虽然聚合酶引擎的核心在所有病毒中都是相同的，但机器中在主要工作区域之前凸出的部分则以可预测的方式各不相同。有些病毒有一个环绕引擎的长环状臂，而另一些病毒则有一个向下投影的螺旋弹簧束。这些细微的建筑差异在特定的病毒组中表现得非常一致，充当着物理指纹的作用，帮助科学家识别新病毒在家族树上的位置。即使是在从未见过的病毒中也发现了这些特征，使得研究人员能够仅凭预测的形状将新发现的病毒归入正确的分类组。
该研究还解决了那些无法整齐划入现有类别的病毒所面临的挑战。一些病毒的遗传指令以循环置换的形式排列，这种重排会翻转引擎内部部件的顺序。尽管存在这种异常布局，研究人员发现这些引擎的整体形状仍将其与特定的病毒家族归为一类，表明它们与该家族拥有共同的起源。同样，他们能够纳入新发现的感染真菌和细菌的病毒结构，将其置于更广泛的进化背景中。这种基于物理形式而非比较差异巨大的遗传代码来进行分类的能力，为理解地球生命的深层历史提供了强大的新工具。
虽然新树提供了更清晰的病毒进化视图，但作者提醒说，树中最深的分支仍难以通过绝对确定性来解决。这些病毒极快的突变率意味着最古老的进化信号非常微弱，即使是最先进的结构比较也难以精确确定主要类群在数十亿年前分化的确切顺序。这项研究并不声称已经解开了最初的 RNA 病毒之谜，但它为理解我们今天看到的各大类群之间的关系提供了一个稳健的框架。通过关注病毒引擎不变的物理形状而非快速变化的遗传代码，这项研究为探索病毒圈的古老历史提供了稳定的基础，将蛋白质的无形架构转化为了可读的生命过去之图谱。
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