از دشمن تا متحد: ویروس‌های باستانی چطور به تکامل اجداد ما پشتیبانی کردند؟_جزر و مد

دانشمندان کشف کردند که ویروس‌های باستانی و غول‌پیکر، تکه‌هایی از ماده‌ی ژنتیکی خود یا ژنوم را در دی‌ان‌ای ارگانیسمی تک‌سلولی به جا گذاشته‌اند. آمیبیدیوم، ارگانیسم اجدادی است که هر دو شکل حیات ساده و پیچیده، از جمله انسان، از آن تکامل یافته‌اند. این باقی مانده ویروسی امکان پذیر در پشتیبانی به تکامل نیاکان ما و تبدیل‌شدن به موجودات پیچیده‌تر نقش داشته باشند.

به‌گزارش ساینس‌آلرت، کشف تازه مشخص می کند که به گمان زیاد نقش ویروس‌ها در تکامل ما مهم‌تر از آنچه قبلاً فکر می‌کردیم، بوده‌ است. آن‌ها امکان پذیر ژن‌هایی را به سلول‌های اولیه اضافه کرده باشند؛ همانند ژن‌های ویروسی در اجداد نوعی یوکاریوت همزیست به نام آمیبیدیوم. این ژن‌های افزوده‌شده می‌توانستند به این سلول‌ها پشتیبانی کنند تا در محیط خود بهتر زنده بمانند.

تحقیق تازه توسط تیمی به رهبری الکس دی مندوزا سولر، زیست‌شناس فرگشتی در دانشگاه کوئین مری لندن انجام شده است.

دی مندوزا سولر می‌گوید کشف آثار به‌جامانده از ویروس‌ها «همانند یافتن اسب‌های تروآ است که در دی‌ان‌ای آمیبیدیوم نهان شده‌اند.» او معتقد است درست همانند اسب های تروآ، این درج‌های ویروسی که در دی‌ان‌ای نهان شده‌اند، بالقوه زیان اور می باشند. با این حال، آمیبیدیوم راهی برای کنترل این عناصر ویروسی با منفعت گیری از فرآیندهای شیمیایی برای خاموش‌کردن و جلوگیری از صدمه‌رساندن آن‌ها دارد.

نحوه‌ی کارکرد ویروس‌ها این‌گونه است که آن‌ها با گروگان‌گرفتن ملزومات تشکیل همانند سلول، سلول‌ها را تحت‌تأثیر قرار خواهند داد. اول ویروس به سطح سلول میزبان می‌چسبد و سپس ماده‌ی ژنتیکی خود (دی‌آن‌ای یا آر‌آن‌ای) را به سلول میزبان تزریق می‌کند. ماده‌ی ژنتیکی ویروسی ابزار سلول میزبان را در اختیار گرفته و آن را به سمت تشکیل اجزای ویروسی هدایت می‌کند. ذرات ویروس تازه از این اجزا ساخته خواهد شد. درنهایت ویروس‌های تازه از سلول میزبان خارج خواهد شد و زیاد تر در این فرآیند آن را از بین می‌برند و سلول‌های دیگر را آلوده می‌کنند.

به طور معمول، قرارگرفتن تعداد بسیاری از ژن‌های خارجی (از ویروس‌ها) در دی‌ان‌ای آمیبیدیوم باید برای این ارگانیسم کشنده باشد. با این حال، آمیبیدیوم راهی برای مدیریت ژن‌های خارجی به وجود اورده است و این کار را با اصلاح شیمیایی یکی از چهار عنصر مهم دی‌ان‌ای انجام می‌دهد. این اصلاح که ۵-متیل‌سیتوزین (5mC) نامیده می‌بشود، به خاموش کردن ژن‌های خارجی پشتیبانی و از صدمه جلوگیری می‌کند.

سیتوزین یک باز نوکلئوتیدی است و توسط آنزیمی به نام دی‌ان‌ای (سیتوزین-۵) متیل‌ترانسفراز ۱  یا DNMT1 اصلاح می‌بشود که در همه‌ی موجودات چند سلولی وجود دارد. محققان در رابطه منشأ این آنزیم قبل از تکامل حیوانات کنجکاو بودند، به این علت آن‌ها یک حاضر آغازی به نام آمیبیدیوم اپالاچنس (Amoebidium appalachense) را بازدید کردند. این ارگانیسم ابتدا روی اسکلت بیرونی حشرات آب شیرین زندگی می‌کرد.

محققان کشف کردند که آمیبیدیوم اپالاچنس آنزیم DNMT1 تشکیل می‌کنند. این آنزیم به آن‌ها پشتیبانی می‌کند تا مقدار قابل توجهی از مواد ژنتیکی متعلق به ویروس‌های غول پیکر باستانی را که دیگر وجود ندارند، نگه داری کنند. اساساً، این موجودات موفق شده‌اند DNA ویروسی را در ژنوم خود با منفعت گیری از DNMT1 نگه داری و نگهداری کنند.

دی مندوزا سولر می‌گوید: «این یافته‌ها فهمیدن ما از رابطه‌ی بین ویروس‌ها و میزبان‌هایشان را به چالش می‌کشد.» او می‌گوید در حالی که ویروس‌ها به‌طور معمول به گفتن مهاجم شناخته خواهد شد، مطالعه‌ی تیمش داستان پیچیده‌تری را روایت می‌کند.

محققان نظر می‌کنند که مکانیسم مقابله به میکروب‌ها امکان می‌دهد تا نه‌تنها از هجوم دی‌ان‌ای ویروس غول‌پیکر جان سالم به در ببرند، بلکه آن را در تبار خود برای نسل‌های بعدی بگنجانند.

محققان می‌خواستند بدانند که آیا وجود مواد ژنتیکی ویروسی در آمیبیدیا یک اتفاق رایج است یا خیر. برای کشف این نوشته، آن‌ها دی‌ان‌ای گونه‌های گوناگون آمیبیدیا را که از هم جدا بودند، قیاس و تنوع بسیاری در ماده‌ی ژنتیکی ویروسی در بین این گونه‌ها کشف کردند. این تنوع بالا مشخص می کند که روال ادغام ژن‌های ویروسی در دی‌ان‌ای آمیبیدیا هم چنان انجام می‌بشود و مدام در حال تحول است.

دی مندوزا سولر می‌گوید: «درج‌های ویروسی امکان پذیر با اراعه‌ی ژن‌های تازه در تکامل موجودات پیچیده نقش داشته باشند.»

از آنجایی که آمیبیدیوم اپالاچنس از طریق تبار مشترک با حیوانات مرتبط است، اکتشافات انجام‌شده در رابطه آن امکان پذیر به ما در فهمیدن فرآیندهای شبیهی که در بدن خودمان اتفاق می‌افتد، پشتیبانی کند. اساساً، مطالعه‌ی این ارگانیسم می‌تواند بینشی در رابطه چگونگی تأثیر ژن‌های ویروسی بر ما بدهد.

انسان‌ها و دیگر پستانداران نیز باقی مانده ویروس‌های باستانی را در دی‌ان‌ای خود دارند. این بقایا رتروویروس‌های درون‌زا نامیده خواهد شد. فکر می‌بشود که آن‌ها باقی مانده ویروس‌هایی می باشند که اجداد ما را آلوده کرده‌اند، اما در نهایت آن‌ها را نکشته‌اند. در عوض، قسمت‌هایی از این ویروس‌ها با گذشت زمان در دی‌ان‌ای ما ادغام شدند.

در ابتدا، دانشمندان بر این باور بودند که باقی مانده ویروسی باستانی در دی‌ان‌ای ما فقط باقی مانده غیرفعال ویروس‌هایی می باشند که نمی توانند آسیبی تشکیل کنند. با این حال، اکنون فکر می‌بشود که تعداد بسیاری از این باقی مانده ویروسی امکان پذیر مزایایی داشته باشند، به همین علت است که آن‌ها در طول زمان در دی‌ان‌ای ما نگه داری شده‌اند.