朊病毒的存在在進化學上有什麼意義？

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這麼bug感的東西

朊病毒，自從我高中學到了之後就對這個東西很感興趣，但是在之後的學習和工作過程中一直沒有交集，因此對於它也是一無所知，覺得充滿了神秘感。出於興趣，我下載了幾篇文獻來學習學習，不期望能夠回答的了題主的問題，只為了滿足自己長久以來的願望，能夠相對深入的了解一下朊病毒。
誠如前面答案所說的，朊病毒雖然名字了帶了病毒二字，其實和傳統定義上的病毒完全兩回事，它其實就是蛋白質，這從它的英文名字就可以看出來，給朊病毒起名的史坦利.布魯希納（Stanley B. Prusiner），就是用prion來代表「proteinaceous infectious」，意為傳染性的蛋白顆粒，當然這位牛人也因為他在這方面做出的巨大貢獻而在1997年單人獲得了諾貝爾獎。
但是為啥我們翻譯過來時叫病毒呢？這當然也是有原因的，說來話長，我先上張圖：

這張圖不僅僅是朊病毒從發現到被認識和接受的一個歷史過程，同樣也是近現代生物學的發展史，一項偉大的發現離不開其他科學家的努力，沒有他們在各個方面做出的研究和貢獻，就不可能有後來人的研究成果，這就是所謂的站在巨人的肩膀上。
可能有點跑題了，不過為了滿足我學習後的傾訴慾望，我決定簡要講解一下朊病毒研究的歷史：
1.其實早在18世紀，人們就觀察到了美利奴綿羊（Merino sheep）的一種異常行為，即因為劇烈的瘙癢而不停的摩擦柵欄，稱之為「羊瘙癢症」，並隨後被定義一種可傳染的海綿狀腦病（transmissible spongiform encephalopathies，TSEs）。當然，此時人們並不清楚這個病到底是怎麼得的。
2.到了1875年費迪南德.科恩（Ferdinard Cohn）提出了早期的細菌分類法，緊接著第二年羅伯特.科赫（Robert Koch）就發現了炭疽是由細菌引起的，並在1890年提出了著名的科赫法則（科赫法則_百度百科），這個法則被稍微修改了部分內容之後，一直沿用至今。為什麼要提到這個法則呢，是因為這個法則的提出對於以後查找傳染病的病原提供了可參考的標準。
3.1892年伊萬諾斯基（D.I. Ivanoski）第一個發現並描述了一種比當時已知細菌都要小的可感染植物的病原體，到了1898年貝傑林克（M.W. Beijerinck）確認了伊萬諾斯基的發現，並將這種可過濾的感染性病原體稱之為「病毒」，拉丁文意為「粘滑的液體毒藥」。
4.進入20世紀初，1920年神經學家Hans Gerhard Creutzfeldt和AlfonsMaria Jakob發現並描述了一種未知病因的人類神經系統失調的疾病——克雅病，到了1959年，人們又在巴布新幾內亞發現了另外一種人類神經系統失調的疾病——庫魯病，很快的，通過學者們的共同研究，發現羊瘙癢症、克雅病和庫魯病是相同的神經系統疾病。
5.而Cuille和Chelle在1938年時就提出了「羊瘙癢症」的病原可能是一種「慢病毒」（slow virus）的假說，到了1953年沃森（JamesWatson），克里克（Francis Crick）和威爾金斯（MauriceWilkins）破解了遺傳密碼，克里克並於1958年提出了現在眾所周知的「中心法則」。這些發現似乎也為TSEs病原是一種有著長孵育周期的「慢病毒」提供了一些啟示。
6.可是，人們卻忽略了一個TSEs病原和病毒的重要區別：早在10年前，即1944年一位叫做戈登的獸醫從患有羊跳躍病的動物的腦部和脾臟中分離到了跳躍病的病毒，並用福爾馬林滅活以後做成疫苗用於健康動物的接種預防，雖然福爾馬林滅活了羊跳躍病病毒，但是同時存在的瘙癢病病原卻未被滅活，結果接種過疫苗的這些健康動物兩年後就死於了瘙癢症。戈登之後的20年間，許多研究者採用各種方式如電離、紫外照射、高溫高壓以及其他可用於細菌、病毒滅活的化學物質來滅活瘙癢病病原，但是很快研究者就因為另外一個發現而抓狂了：早期的觀察發現克雅病具有家族遺傳的特點，而這一點也明顯有別於傳統意義上的病原體。
7.此時已經有一些科學家開始推測瘙癢病病原可能是蛋白質來源的，但是這一假設又和看上去那麼完美的「中心法則」明顯相悖，蛋白質是如何自己複製的呢？J.S Griffith大膽地提出了三種可能的機制用於解釋蛋白質是如何具有感染性的，並且是如何具有遺傳性的。
8.後來者循著Griffith的腳步繼續著「蛋白質假說」的研究，直到1982年史坦利.布魯希納（Stanley B. Prusiner）的出現。他不僅從患病的動物身上分離到了瘙癢病的病原體並將之成功滅活，還將這個病原體命名為「prion」。到這裡朊病毒總算得到了它現在的名字。
9.在這之後，人們再接再厲，發現了一系列重要的事實：分布在正常細胞表面的朊蛋白（cellular prion protein PrPC），PrPC並不能使動物致病，需要有PrPSC的存在才能使動物致病，同時prion引起感染時不會引起宿主的免疫應答。而遺傳學和生物化學方面的實驗結果也證實了prion是一種具有傳染性的可致病的錯誤摺疊的蛋白質。
10.Wickner1994年在酵母中的一個有趣的發現：URE3是酵母菌的一個非染色體遺傳因子，也是蛋白質Ure2p構象發生改變時形成的，也被認為是酵母菌中的prion，URE3可以使得酵母菌在低營養環境中生存。隨後他又發現了另一個作用類似的因子PSI+（Sup35的prion形式），PSI+可以作為一個翻譯終止子來抑制Sup35的功能（這一部分的內容建議結合 @Leng Yeo 的答案一起看，他說的更為專業和詳細，因為專業知識所限，所以他的答案我也看得一知半解）。一句話總結一下酵母菌的這個發現的意義:讓人們了解了普通蛋白質是如何錯誤摺疊異構成prion的。
11.2005年之後，科學家們發明了一種叫做 protein misfolding cyclic amplification (PMCA)的技術，中文意思是「蛋白質錯誤摺疊循環擴增」，可以在體外大量擴增朊病毒，其原理可以理解為蛋白質的聚合酶鏈式反應（PCR）。有了這樣的技術，更是為prion的研究帶來了極大的便利，也使得人們對prion的理解日益加深。
12.到這時候關於PrPC和PrPSC基本上都已經為人們所了解了，不過科學家們包括這位「prion之父」史坦利.布魯希納卻沒有停下研究的腳步，他們把prion的案例擴展到了其他因蛋白質錯誤摺疊而致病的疾病上，如阿爾茨海默病、帕金森病和亨廷頓氏舞蹈症。而這些非典型的「朊病毒」疾病也被實驗證明同樣具有可傳遞性（注意這裡用的是transmissibility而非infectious），即通過給實驗小鼠注射蛋白變異體而導致相似癥狀的發生。因此，人們認為朊病毒疾病更像是一種轉移而不是一種感染，比如庫魯病就是因為一種罕見的食屍習俗而導致朊病毒的轉移，而非自然感染。
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講到這裡，prion發現的歷史已經差不多講完了，但是人們對於prion的研究卻還遠沒有到終點，比如：既然機體產生的錯誤蛋白質會致病，那麼這些錯誤的蛋白質會不會本身也具有一些正常的生理功能就像酵母菌里的prion一樣？德州大學西南醫學中心的幾位中國學者就做了這方面的研究。

兜了一個大圈子之後，最後我來點個題。其實看過上面的內容後，我們就可以發現，朊病毒其實就是一類蛋白質，它和細菌病毒有著顯著的區別，當然也不能算是一種生物，所以朊病毒在進化學方面的地位，恐怕真沒有我們想像的那麼重要（這也是我讀完文獻後的感受）。
不過，朊病毒發現的意義也不限於此，它不僅打破了人們對於傳染病病原的定式，同樣也揭示出蛋白質物理化學性質的改變同樣能夠引起生理學的變化包括病變。
參考文獻：
1.A brief history of prions，FEMS Pathogens and Disease, 2015, Vol. 73, No. 9；
http://2.De Novo Generation of Infectious Prions In Vitro Produces a New Disease Phenotype，PLoS Pathogens，2005，Vol.5
http://3.De novo generation of infectious prions with bacterially expressed recombinant prion protein，The FASEB Journal，2013.Vol.27
4.A Unifying Role for Prions in Neurodegenerative Diseases,Science,2012.結語：大概三千多字的回答，是我目前知乎上最長的答案了。寫寫停停大概一兩個月，收到邀請更是不知道是什麼時候的事情了。內容層次不是很清晰，很可能文不對題，不過通過寫這麼一個回答，我卻從最初的對朊病毒的「一知半解」可能達到了「二知，三知」的程度，我也藉此勉勵自己繼續保持這樣的學習精神，同時也希望這個答案能讓觀者有所收穫，有所補益吧。

首先要強調一個事情

朊病毒不是病毒！（×10086）

中文的朊病毒即所謂的 Prion 有兩種潛在的涵義：第一種是可以傳遞自身構象的蛋白摺疊體；第二種是可以進行非正常聚集的蛋白。在 Prusiner 的文章里如 [3] 傾向於第二種涵義，即病理學涵義。以下我們著重與前面一種涵義，即作為一種蛋白質的特殊性質進行描述。

Prion 的定義不再贅述。現在有一種觀點是認為 prion 是一種細胞記憶的承載物。細胞記憶即表觀遺傳學所研究的內容，是指細胞內的物質形態可以從一次分裂前傳遞到一次分裂後，在這個過程中傳遞遺傳學信息。

圖一：四種表觀遺傳機理。[1,p413]

在圖中，prion 類被歸為第四種細胞記憶模式。Prion 的作用特點是可以將一個細胞中的蛋白狀態改變，如果將它視為一種 epigenetic switch，那麼這其實跟 chromatin state 的改變很像。相比哺乳動物的 prion，現在有一個研究較為透徹的模型是酵母的 PSI+ 型，這是一種攜帶 prion 的菌株。

psi-/PSI+ 基因型是在遺傳學研究中鑒定出來的。 psi 映射到SUP35，它編碼的Sup35是一個調節翻譯終止的蛋白（圖二）。PSI 看起來很像一個相對 psi 顯性的基因，PSI+和 psi-菌株雜交後會生成 PSI+後代，然而令人迷惑的是PSI基因型並不能被定位到DNA上，因為 PSI 性狀丟失的速度遠遠高於自然突變的速率。

圖二：Sup35與PSI。[2]

後來發現，PSI+本身的性狀是由細胞內 Sup35的形態決定的。Sup35的 C 端足夠執行其調節功能，而其 N 端與蛋白的聚集形態有關。如果吧蛋白的 N 端截去，酵母將不能獲得 PSI+ 性狀。完整的 Sup35在 PSI+中呈現出一種去功能的多聚物狀態，而且這種狀態是可以遺傳的——正如在遺傳學實驗中顯示的那樣。它是一種 de facto 的 prion。

圖三：Sup35 最 N 端序列圖譜（[6], PDB 1R5B）。可見 Q/N的富集以及相對高的無序性。

事實上，酵母成為 PSI+ 的能力還需要 PIN+ 的支持，而 PIN+ 本身就是一種表觀遺傳基因型。PIN+和 prion 的積累是相關的，這暗示可能有一種基於 prion 聚集態自傳播的調控迴路存在。2008年的一篇文章指出染色質重塑體 SWI 也具有 prion 形式[5]，說明 prion 的普遍性可能要比我們現在認識的要大得多。

為何 prion 會有這樣的性質呢？Prion 的一個共同特點是含有富 Q/N 的結構域，有化學和物理學研究顯示 Q/N 結構域的長度和 Prion 的聚集能力是相關的[3,4]。Prion 的兩種狀態之間的轉換涉及到 alternative folding，這可能是一種潛在的更普遍蛋白質運行模式，尤其是對於 Intrinsically disorder [7] 來說。目前對於 Prion 聚集的機理仍然 poor understood，而 prion 的存在意義與在機體調控網路中的作用也是一個 open problem。

參考
[1] Molecular Biology of the Cell, Sixth Edition, Garlands Science.
[2] Lewin"s Genes XI, Jones and Bartlett Learning.
[3] Prusiner SB, Annu Rev Genet. 2013;47:601-23.
[4] Walker, FO, Lancet. 2007. 369(9557), 218–28.
[5] Du Z et al., Nat Genetics, 2008. 40(4), 460–465.
[6] Kong C et al., Molecular Cell, 2004. 14(2), 233–245.
[7] Tompa P Fuxreiter M, Trends Biochem Sci., 2008, 33(1), 2–8.

蛋白質是生物功能實現的直接工具，蛋白質功能的改變，根本上講，是由DNA隨機突變引發的。

作為朊病毒的這類蛋白質也自然是經由自然突變而來的，但是它們在除了具備符合自然選擇適應力的生理功能外，還有些附帶的功能（多功能性是蛋白質生物普遍具有的，其本質是生物系統複雜的化學環境下的自由反應被自然選擇保留的部分），其中有一個就比較蛋疼，因為它的內容是這樣：

【蛋白質（無意被）轉變構型後，自身便能催化同種蛋白髮生同樣構型轉變，由此引發鏈式反應】

這就是所謂「朊病毒」的實質，新自己把舊自己作為底物催化產生新自己。

我感覺樓上那些回答大都跑偏了，題主問的是朊病毒的存在在進化學上的意義。

我並不是生物學專業的，但根據我的了解，這牽扯到對於生物的定義問題，目前對生物的定義有很多，我比較認同的一種說法就是生物是可進行自我複製的有機物。我們限定了有機物，因為如果僅僅可以自我複製的話那計算機病毒也算生物了，將來人類如果造出了馮諾依曼機那也算生物。

根據此定義，朊病毒是一種生物。在生物進化之路上，生物的進化意味著生物自我複製能力的增強，這個能力包含了生物對環境的適應力以及增殖速度。那麼我們說的朊病毒應該算是目前人類發現的最原始最簡單的生物了，它應該處於生物進化之樹的最低端。

但目前沒有證據證明朊病毒早就存在於地球上，它似乎是近代才被發現的，因此人們猜測它可能是某種動物體內某種蛋白質製造過程中出錯導致其結構變異，從而產生了朊病毒，也就是說朊病毒來自於一個bug，它只是進化之樹上長錯了的一個葉子，那麼這片葉子本身算是最低級的一種生物，它在進化學上算是大大的倒退而不是進步，它對於進化就毫無意義。

在討論病毒這種存在於生物與非生物的邊界的東西時，常常會對生命體的定義產生懷疑。

如果前衛地將一個能自我複製的蛋白質大分子算作生命體的話，那一個能自我複製的小分子（超分子化學／自組裝／分子機器）算嗎？人們早已打通了從無機物到有機物的界線（尿素的合成），我們現在正在打破從有機物到生命體的界線（事實上，發明鳥槍法單挑人類基因組計劃的生物鬼才Craig Venter不久前在實驗室創造了生命）。

所以題主問的在進化學上有什麼意義，我覺得首先必須對生物的定義進行擴展。朊病毒恰好彌補了從有機物到生命體之間過渡的空白，為打通進化的初始階段——生命如何誕生這個終極問題給出了建設性的案例。（原始湯實驗只模擬了無機到有機小分子）

至於其它的進化學意義，像線粒體病毒，跳躍的基因也是遠古內嵌同化共生的病毒之類的，因為很難在實驗室里論證，都只能停留在假說階段。

朊病毒同樣，任何人都可以不負責任地提假說（開腦洞）：由中心法則合成出來的蛋白質說不定要通過某種特定的朊病毒激活／改性其生物活性才能發揮正常功效；研究能逆向改變被朊病毒錯誤摺疊的人體蛋白的蛋白說不定能治癒神經系統疾病（就像熱休克蛋白一樣）。

另外，也不是所有的朊病毒都有害，據維基百科，一種蘚類的朊病毒被證明能選擇性地在植物邊緣造成病變從而阻礙其它病毒進入蘚體，這也能算它進化學上的某種意義吧。

類病毒和衛星核酸等亞病毒只擁有核酸鏈作為生命體，前者連接在輔助病毒的核酸鏈上，看起來像是輔助病毒的一部分，後者寄生於輔助病毒中，是輔助病毒中單獨的一段核酸。這些亞病毒常常讓人感嘆生命體也可以如此之簡單。同樣的，阮病毒也是一種只有蛋白組分的亞病毒，人們之所以對它感興趣，是因為除了它的致病性，更在於它是一種沒有遺傳物質卻具備產生子代這一生物特性的十分特殊的分子生物。
阮病毒是一類蛋白PRPSC，它的致病性是感染脊椎動物的神經細胞，進入細胞後，可誘導與其結構類似的一類正常蛋白PRPC錯誤摺疊，進而構象改變成為PRPSC，聚集成澱粉狀，使神經元海綿狀變性，形成海綿腦。以阮病毒為病原體的疾病為人畜共患病，在動物上最常見的就是瘋牛病、山羊瘙癢症，對於人，常有舞蹈病、震顫、克雅症、海綿腦、老年痴獃等。但具體誘導蛋白質變化的機制尚未建立清楚。
阮病毒是靠自身一個蛋白質來完成「複製」，不符合中心法則，那麼它到底算不算一種生物呢？如此特殊，是中心法則有待完善呢還是它本身就只是一種蛋白而不能作為生命體？我認為，前人的歸類與分屬只是為了方便於更加清晰地認識事物，人們現在需要做好的是不斷地繼續探索，努力對阮病毒了解更多。基於更多探索與發現，才可方便下結論。關於該類分子生物我們所知還甚少，因此很難說它在進化學上有什麼意義。就目前來講，其意義也許在於，讓人類對生命有了新的認識，在探索生命起源的路上給予我們更多啟發，例如，阮病毒原由廣泛的真核生物核酸編碼，在不同真核生物間的同源性。
初次答此類問題，如有不妥當的地方還請各位前輩指正。

沒有意義。只不過它剛好能存在並自我複製。然後就一直存在並複製了。

篩選出沒有PrPc(朊病毒的正常構象)蛋白的人和動物
PrPc僅存在α螺旋，而PrPsc有多個β摺疊存在，後者溶解度低，且抗蛋白酶解。PrPsc進入正常細胞後，可導致PrPc中的α螺旋結構不穩定，至一定量時產生自發性轉化，β片層增加，最終變為PrPsc。
這簡直就是蛋白中的闌尾，有一定生物學作用，但變壞了會要命

開個大帖，哺乳動物PrP基因編碼產生正常糖蛋白PrPc，當一個PrPsc分子（prion朊粒）進入細胞與PrPc分子結合形成PrPsc-PrPc複合體，導致PrPc的三維構象改變，轉變為PrPsc。如此反覆使PrPsc倍增。朊粒不是遺傳信息的載體，是正常蛋白的異構體，無法進行自我複製（生物意義上的自我複製應指利以單體為原料利用模板合成多聚體，而非促使異構體轉化）。故朊粒不能被稱作病毒乃至生物。至於進化意義，我就只有瞎扯了⊙▽⊙，我認為其進化意義。。。沒啥意義。無非是提供一種對致病因子的新認識。

這個，恕我力不從心。

目前正常PrP的生理功能都沒研究的十分清楚，目前僅了解到PrP存在人、牛、羊等哺乳動物身上，與神經傳遞功能有關。

那個啥進化學有什麼意義，有點跳。。。而且是跳得比較遠的那種哈哈。

將存在形式的外延劃的更大了。為什麼非要以生物的形式存在呢？以一個單純的鏈式起點存在難道不可以嗎？（核苷酸鏈難道不是如此發家的嗎？）參考此貼https://www.zhihu.com/question/29362418 對了，難道以空氣，石頭，土壤，水，各種星體，光，暗物質～～～等等存在形式就和所謂生命體形式有什麼本質的區別嗎？（雖然本質無區別，可是實際體驗的差別是巨大的，不是一個數量級的）

你的評註挺到位的，朊病毒嚴格的講還真不能算生命，而是一種蛋白結構bug。。。某種可以使正常摺疊形態的同類蛋白轉化為異常摺疊形態的bug。
蛋白質結構決定功能，這麼多種蛋白，有那麼幾種蛋白會出現這種情況也就很好理解了～你寫個幾十萬行代碼總要出一兩bug吧。
對於生物體來說這種bug積累到影響生命耗時挺長的，很少會影響到繁殖，所以進化上也就沒被刻意篩選掉了。

多了一個傳播的媒介

身上割塊肉扔地上就能複製了

生物老師說阮病毒太特殊，唯一沒有核酸的生物，高中階段不考慮