谢邀。这个问题不回答感觉对不起过去5年。
从这里面的描述中看上去,最重要的过程当属 integrase 把病毒DNA载入细胞核里面。我看的目瞪口呆,细胞DNA就这么被永久修改了,细胞对其DNA的永久性修改这么没有防备吗?干细胞和生殖细胞也能被这么改吗?那岂不是代表逆转录病毒有能力随意改变人类基因组内容?(我听说过人类基因里8%来自于病毒)
最重要的问题是,逆转录和整合是生物存活的必要功能吗?
对几个问句的直接回答:是的,是的,是的,不是。
要理解这个问题,首先需要了解的是,并不是病毒才有逆转录酶。
大多数的真核生物中都有转座子。在人的基因组中有8%是来自逆转录病毒,还有40%+的成分是来源于其它转座子,逆转座子LINE中也有逆转录和重新整合到基因组的功能,这就是人家的看家本领。
逆转座子和逆转录病毒的关键区别是,病毒可以表达释放毒粒,侵染其它细胞,其它个体甚至其它物种;而逆转座子没有出入细胞的功能,整个复制循环都局限在单个细胞,单个基因组内。
所以谈到修改基因组DNA,修改生殖细胞DNA,LINE及其他逆转座子的影响要比逆转录病毒大得多。这些转座子在基因组中移动,大量增殖,并时常影响到正常基因表达。所以很多人把这些转座子叫做基因组中的寄生虫。
既然是寄生虫,那没有它们是不是也没什么关系?在哺乳动物中大多数物种都有活跃的逆转座子,但megabat(狐蝠一类大蝙蝠)中,LINE已经失活2000多万年了,似乎也对物种没什么影响。此外,还有一种什么鼠和塔斯马尼亚袋獾也没有LINE活性了。
那为什么真核宿主不进化出一个机制,彻底断绝逆转座子逆转录病毒这一类呢?我觉得是做不到。它们存在的历史和真核生物一样久远,和宿主历经无数军备竞赛你来我往无数个回合了。宿主是有很多机制来限制它们,比如甲基化,比如组蛋白修饰,比如APOBEC(APOBEC就是专门针对逆转录过程的干扰机制)。但逆转座子也在不断进化,不断分化。
换个角度,逆转座子的活动也给进化提供了更丰富的素材。比如怀孕的过程就离不开源自逆转卢病毒的基因。比如我们的免疫系统产生几乎无限可能抗体的能力的核心也是转座子相关基因。比如很多基因的调控网络也利用了很多来自转座子的元件。
所以,生命是复杂的,不是非黑即白的。