ساينتفيك أمريكان: هل الفيروسات كائنات حية؟

على الرغم من أن الفيروسات تتحدى مفهوم "الحياة"، إلا أنها ضرورية لاستدامة نسيج الحياة

لويس بي فياريال

الرابط المباشر لهذه الصفحة: https://www.hayadan.org.il/sciamvirus0605.html

في إحدى حلقات المسلسل الكوميدي التلفزيوني الكلاسيكي "The Honeymooners" في الخمسينيات من القرن الماضي، يصرخ سائق الحافلة، رالف كرامدين من بروكلين، لزوجته أليس: "أنت تعلمين أنني أعرف كيف تصابين بالفيروس بسهولة". منذ نصف قرن، حتى البسطاء مثل عائلة كارمدن كانوا يعرفون أن الفيروسات كائنات مجهرية تسبب المرض. ولكن من المحتمل أنهم لم يعرفوا بالضبط ما هو الفيروس. ولم يكونوا الوحيدين حينها، ولا هم كذلك الآن.

لقد مر حوالي 100 عام منذ أن غير المجتمع العلمي رأيه بشكل متكرر حول طبيعة الفيروسات. בתחילה ראו בהם כעין רעלים, אחר כך כמין צורות חיים, לאחר מכן ראו בהם כימיקלים ביולוגיים וכיום סבורים שהם מצויים בתחום האפור שבין החי לבין הדומם: אין הם יכולים להתרבות בעצמם אבל הם יכולים להתרבות בתוך תא חי אמיתי והם יכולים להשפיע השפעה מכרעת על תא הפונדקאי لهم. إن النظر إلى الفيروسات باعتبارها مادة جامدة خلال معظم الفترة الحديثة للعلوم البيولوجية كان له تأثير غير مقصود: فقد تجاهل معظم الباحثين الفيروسات أثناء دراسة التطور. لكن العلماء الآن بدأوا يدركون أن الفيروسات تلعب دورًا أساسيًا في تاريخ الحياة.

مسألة تعريف
من السهل أن نفهم سبب صعوبة تصنيف الفيروسات. يبدو أن هويتهم تعتمد على عين الناظر. نشأ الاهتمام الأولي بالفيروسات بسبب ارتباطها بالمرض. في الواقع، أصل كلمة "فيروس" هو في المصطلح اللاتيني "السم". في أواخر القرن التاسع عشر، أدرك الباحثون أن بعض الأمراض، مثل داء الكلب ومرض الحمى القلاعية، سببها جزيئات تتصرف مثل البكتيريا ولكنها أصغر بكثير منها. وبما أنه كان من الواضح أن هذه الجسيمات هي جزيئات بيولوجية وأنها يمكن أن تنتقل من ضحية إلى أخرى، فقد اعتبرت الفيروسات أبسط أشكال الحياة التي تحمل الجينات.

في عام 1935، قام ويندل إم. ستانلي وشركاؤه البحثيون في المؤسسة المعروفة الآن باسم جامعة روكفلر في نيويورك، بتصنيع فيروس يسمى فيروس فسيفساء التبغ لأول مرة، وبعد ذلك تم تخفيض رتبة الفيروسات وإعلان مواد كيميائية خاملة. ورأى الباحثون أن الفيروس يتكون بالفعل من حزمة من المواد الكيميائية الحيوية المعقدة، لكنه يفتقر إلى الأنظمة الأساسية لعملية التمثيل الغذائي - النشاط الكيميائي الحيوي للحياة. حصل ستانلي على جائزة نوبل لعمله في الكيمياء وليس في علم وظائف الأعضاء أو الطب.

أثبتت الدراسات الإضافية التي أجراها ستانلي وآخرون حقيقة أن الفيروس يتكون من أحماض نووية (DNA أو RNA) موجودة داخل غلاف بروتيني يمكن أن يحتوي أيضًا على بروتينات فيروسية تشارك في عملية العدوى. ووفقا لهذا الوصف، يبدو الفيروس وكأنه نظام كيميائي وليس كائنا حيا. ومع ذلك، عندما يدخل الفيروس إلى خلية حية (يُسمى مضيفًا بعد الإصابة)، فإنه لا يكون متسامحًا على الإطلاق. فهو يتخلص من القشرة البروتينية، ويكشف عن جيناته، ويتسبب في قيام نظام النسخ في الخلية بإنتاج الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي (RNA) للغزاي وإنتاج المزيد من البروتينات الفيروسية وفقًا للتعليمات المكتوبة في الحمض النووي الفيروسي. تتجمع القطع الفيروسية الجديدة معًا وتنتج المزيد والمزيد من الفيروسات التي يمكنها أيضًا إصابة المزيد من الخلايا.

وقد دفع هذا السلوك الكثيرين إلى التفكير في الفيروسات كمخلوقات موجودة على الحدود بين عالم الكيمياء وعالم الحيوانات. وصف عالم الفيروسات مارك إتش دبليو فان ريجنمورتيل من جامعة ستراسبورغ في فرنسا وبريان دبليو سي ماهي من مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها الأمر بشكل شعري عندما قالا مؤخرًا إنه بسبب اعتمادها على الخلية المضيفة، تعيش الفيروسات "نوعًا من الحياة المستعارة". " ومن المثير للاهتمام أنه على الرغم من التزام علماء الأحياء منذ فترة طويلة بوجهة النظر القائلة بأن الفيروسات هي مجرد صناديق من المواد الكيميائية، فقد استخدموا النشاط الفيروسي في الخلايا البديلة لتحديد كيفية ترميز الأحماض النووية للبروتينات. في الواقع، تعتمد البيولوجيا الجزيئية الحديثة على أسس المعلومات التي تم الحصول عليها بمساعدة الفيروسات.

منذ ذلك الحين قام علماء الأحياء الجزيئية بصياغة معظم المكونات الأساسية للخلية، واليوم يتم استخدامها لتقسيم مكونات الخلية، على سبيل المثال الريبوسومات والميتوكوندريا والأغشية والحمض النووي والبروتينات إلى ثلاث مجموعات: الآلات الكيميائية، والمواد الخام للآلات الكيميائية أو منتجاتهم او بضائعهم. ربما يكون هذا التعرض المكثف للتركيبات الكيميائية المعقدة هو السبب وراء عدم تفكير علماء الأحياء الجزيئية كثيرًا في مسألة ما إذا كانت الفيروسات كائنات حية. بالنسبة لهم، يعد هذا تمرينًا عقليًا مطابقًا لسؤال ما إذا كانت مكونات الخلية كائنات حية مستقلة بذاتها. يسمح لهم قصر النظر هذا برؤية فقط كيف تستولي الفيروسات على الخلايا أو تسبب المرض. السؤال الأكثر شمولاً حول مساهمة الفيروسات في تاريخ الحياة على الأرض، والذي سأناقشه الآن، عادة ما يظل بدون إجابة، وفي كثير من الأحيان لا يُطرح حتى.

أكون أو لا أكون
السؤال الذي يبدو بسيطًا، ما إذا كانت الفيروسات كائنات حية، والذي غالبًا ما يطرحه طلابي، ظل بدون إجابة بسيطة لسنوات عديدة، ربما لأنه يمس قضية أساسية: "ما الذي يحدد "الحياة" بالضبط"؟ إن التعريف العلمي الدقيق للحياة أمر بعيد المنال إلى حد ما، لكن معظم العلماء يتفقون على أن الحياة تتضمن ميزات إضافية إلى جانب القدرة على التكاثر. على سبيل المثال، يوجد كائن حي في حالة يحده الولادة والموت. ومن المفترض أيضًا أن تحتاج الكائنات الحية إلى بعض الاستقلالية البيوكيميائية للقيام بالعمليات الأيضية التي تنتج الجزيئات والطاقة اللازمة للحفاظ على الكائن الحي. تعتبر هذه الدرجة من الاستقلالية عنصرًا أساسيًا في معظم بيئات الحياة.

في المقابل، تعتبر الفيروسات طفيليات في جميع جوانب الحياة الجزيئية الحيوية تقريبًا. أي أنها تعتمد على الخلية المضيفة للحصول على المواد الخام والطاقة اللازمة لتخليق الأحماض النووية والبروتينات والمعالجة والنقل وأي نشاط كيميائي حيوي آخر يسمح للفيروسات بالتكاثر والانتشار. ومن ثم يمكن أن نستنتج أنه على الرغم من أن هذه العمليات يتحكم فيها الفيروس، إلا أن الفيروسات هي ببساطة طفيليات غير حية موجودة في أجهزة التمثيل الغذائي الحية. ولكن قد تكون هناك ظلال متوسطة بين ما هو حي بالتأكيد والمادة غير الحية.

الحجر ليس حيا. إن الحقيبة ذات النشاط الأيضي التي لا تحتوي على مادة وراثية وغير قادرة على التكاثر ليست حية أيضًا. ومن ناحية أخرى، فإن البكتيريا حية. وعلى الرغم من أنها خلية واحدة، إلا أنها تستطيع إنتاج الطاقة والجزيئات اللازمة للحفاظ على نفسها، كما يمكنها التكاثر. ولكن ما هي البذرة؟ من الممكن ألا ننظر إلى البذرة على أنها كائن حي، لكنها تحتوي على إمكانية الحياة ويمكن تدميرها أيضًا. وبهذا المعنى، فإن الفيروسات تشبه البذور أكثر من كونها خلايا حية. تمتلك الفيروسات بعض الإمكانات التي يمكن اقتطاعها، لكنها لا تصل إلى شكل أكثر استقلالية من الحياة.

هناك طريقة أخرى للنظر إلى الحياة وهي رؤيتها كسمة تنشأ من مجموعة من التفاصيل غير الحية. كل من الحياة والوعي أمثلة على هذه الأنظمة المعقدة. ولكي يظهر كل من هذين النظامين، لا بد من درجة حرجة معينة من التعقيد. لا تتمتع خلية عصبية واحدة، أو حتى شبكة من الخلايا العصبية، بالوعي، وهذا يتطلب مستوى تعقيد الدماغ بأكمله. ومع ذلك، فحتى الدماغ البشري السليم يمكن أن يكون حيًا بيولوجيًا ولكنه فاقد الوعي، في حالة "غيبوبة". وبالمثل، فإن الجينات أو البروتينات الفردية، الخلوية والفيروسية، لا تعيش بمفردها. الخلية التي لا تحتوي على نواة تكون في حالة تشبه الغيبوبة لأنها تفتقر إلى الدرجة الحرجة الكاملة من التعقيد. ولا يصل الفيروس إلى مستوى حرج من التعقيد أيضًا. أي أن الحياة هي حالة ناشئة، ولكنها تتكون من نفس وحدات البناء المادية الأساسية التي يتكون منها الفيروس. ووفقاً لوجهة النظر هذه، فإن الفيروسات ليست حية بالكامل، لكن يمكن اعتبارها أكثر من مجرد مادة جامدة: فهي على وشك الحياة.

في الواقع، في أكتوبر 2004، أعلن باحثون فرنسيون عن نتائج تثبت مرة أخرى مدى ارتباط الفيروسات ارتباطًا وثيقًا بعالم الحيوان. أفاد ديديا راؤول ومعاونوه في جامعة البحر الأبيض المتوسط ​​في ميرسي أنهم قاموا بتسلسل جينوم أكبر فيروس معروف لنا، وهو فيروس ميمي، الذي تم اكتشافه في عام 1992. الفيروس، الذي هو بحجم بكتيريا صغيرة، يصيب الأميبا. كشف تحليل تسلسل الفيروس عن العديد من الجينات التي كان يُعتقد حتى الآن أنها فريدة من نوعها للكائنات الخلوية. وتشارك بعض هذه الجينات في إنتاج البروتينات المشفرة بواسطة الحمض النووي الفيروسي وقد تسهل على الفيروس المحاكي تولي أنظمة النسخ للخلية المضيفة. وكما لاحظت مجموعة البحث، التي نشرت أعمالها في مجلة ساينس العلمية، فإن التعقيد الهائل لجينوم الفيروس المحاكي "يتحدى الحدود المقبولة بين الفيروسات والطفيليات التي هي كائنات خلوية".

التأثير على التطور
أدت المناقشات حول تصنيف الفيروسات على أنها كائنات حية بطبيعة الحال إلى سؤال آخر: هل مسألة ما إذا كان الفيروس كائنًا حيًا أم لا أكثر من مجرد تمرين فلسفي يخدم كأساس لمناقشات حية ولكن ليس لها أي تأثير حقيقي تقريبًا؟ أعتقد أن الموضوع مهم حقًا، لأن الطريقة التي يرى بها العلماء هذا السؤال تؤثر على طريقة تفكيرهم في آلية التطور.

تتمتع الفيروسات بتاريخ تطوري قديم خاص بها، بدءًا من تكوين الحياة الخلوية. على سبيل المثال، بعض إنزيمات الإصلاح الفيروسي، المسؤولة عن إزالة وإعادة تركيب الحمض النووي التالف وإصلاح الضرر الذي تسببه جذور الأكسجين وما شابه [انظر الإطار أدناه]، هي فريدة من نوعها بالنسبة لبعض الفيروسات، وربما كانت موجودة دون تغيير تقريبًا منذ مليارات السنين .

ومع ذلك، يرى معظم علماء الأحياء التطورية أنه بما أن الفيروسات ليست حية، فإنها لا تستحق اهتمامًا جديًا عند محاولة فهم التطور. ويعتقدون أيضًا أن أصل الفيروسات هو دروع المضيف التي هربت بطريقة ما من المضيف وارتدت طبقة بروتينية. ووفقا لهذا النهج، فإن الفيروسات عبارة عن جينات بديلة هربت وتحولت إلى حياة طفيلية. وبما أن هذا أدى إلى إزالة الفيروسات من نسيج الحياة، فمن السهل تفويت مساهمات مهمة ربما تكون قد ساهمت في أصل الأنواع ووجود الحياة. (في الواقع، أربع صفحات فقط من أصل 1,205 صفحة من موسوعة التطور لعام 2002 مخصصة للفيروسات).

وبطبيعة الحال، لا ينكر علماء الأحياء التطورية أن الفيروسات لعبت دورا ما في التطور. ولكن لأنهم يعرّفون الفيروسات بأنها خاملة، فإنهم يضعونها في نفس فئة العوامل الخارجية، مثل تغير المناخ على سبيل المثال. بسبب هذه التأثيرات الخارجية، يتم إنشاء عملية الانتقاء الطبيعي بين الأفراد ذوي السمات المحددة وراثيًا المختلفة، وفقط أولئك الأفراد القادرون على البقاء بأفضل طريقة والازدهار عند مواجهة مثل هذه التحديات، يستمرون في التكاثر على النحو الأمثل ونقل جيناتهم إلى الأجيال القادمة.

لكن الفيروسات تتبادل مباشرة المواد الجينية بينها وبين الكائنات الحية، أي داخل نسيج الحياة نفسها. الحقيقة التي ستفاجئ معظم الأطباء، وربما معظم علماء الأحياء التطورية أيضًا، هي أن معظم الفيروسات المعروفة غير ضارة ولها وجود دائم في الخلايا. وتستقر في الخلايا، حيث تبقى في حالة سبات لفترات طويلة أو تستفيد من آلية النسخ في الخلية لتتكاثر بمعدل بطيء وثابت. لقد طورت هذه الفيروسات العديد من الأساليب المتطورة لمنع اكتشافها من قبل الجهاز المناعي للمضيف، بحيث يمكن تغيير كل خطوة من الاستجابة المناعية أو التحكم فيها بواسطة جينات مختلفة موجودة في أي فيروس.

علاوة على ذلك، يمكن للجينوم الفيروسي (المحتوى الإجمالي للحمض النووي أو الحمض النووي الريبي للفيروس) أن يستقر بشكل دائم داخل المضيف، بحيث تتم إضافة الجينات الفيروسية إلى سلالة المضيف وتصبح في النهاية جزءًا أساسيًا من جينوم المضيف. ولهذا السبب ليس هناك شك في أن الفيروسات لها تأثير أسرع وأكثر مباشرة من القوى الخارجية التي تحدث فرقًا فقط من خلال التنوع الجيني الذي يتم إنشاؤه ببطء. إن العدد الهائل من الفيروسات، بالإضافة إلى معدل تكاثرها السريع وتوليد الطفرات، يجعل من الفيروسات المصدر الرائد على مستوى العالم للابتكارات الجينية، لأنها تعمل باستمرار على "اختراع" جينات جديدة. ويمكن للجينات الفريدة ذات الأصل الفيروسي أن تهاجر، وتجد طريقها إلى كائنات أخرى، وتساهم في التغيرات التطورية.

تشير المعلومات التي نشرها اتحاد تسلسل الجينوم البشري إلى أن ما يقرب من 113 إلى 223 جينًا موجودًا في كل من البكتيريا والجينوم البشري غائبة عن الكائنات الحية المعروفة مثل الخميرة Saccharomyces cerevisiae، وذبابة الفاكهة Drosophila melanogaster، والديدان الخيطية (الدودة المستديرة) Caenorhabditis. elegans، التي تقع بين هذين النقيضين التطوريين. ويعتقد بعض الباحثين أن هذه الكائنات، التي تطورت بعد البكتيريا ولكن قبل الفقاريات، فقدت ببساطة هذه الجينات في مرحلة ما من تاريخها التطوري. ويدعي آخرون أن هذه الجينات تم نقلها مباشرة إلى السلالة البشرية عن طريق غزو البكتيريا.

أقترح أنا وشريكي البحثي فيكتور دي فيليبس، من معهد العلاج المناعي والعلاج الجيني في جامعة أوريغون للصحة والعلوم، احتمالًا ثالثًا، وهو أن الفيروسات أنتجت هذه الجينات ثم استعمرت سلالتين مختلفتين، مثل البكتيريا والفقاريات. من الممكن أن يكون الجين الذي أُعطي للبشرية عن طريق البكتيريا قد أُعطي في الواقع لكليهما عن طريق فيروس.

في الواقع، جادلنا أنا وفيليب بيل من جامعة ماكواري في سيدني، وباحثون آخرون، بأن نواة الخلية نفسها هي من أصل فيروسي. من المستحيل أن نفسر بطريقة معقولة مظهر النواة، التي تميز حقيقيات النوى (الكائنات التي تحتوي على نواة خلية حقيقية)، بما في ذلك الإنسان، عن بدائيات النوى، مثل البكتيريا، فقط بناءً على التطور التدريجي للخلايا بدائية النواة حتى أصبحت حقيقيات النوى . بدلًا من ذلك، ربما تكون النواة قد تطورت من فيروس DNA كبير كان يقيم بشكل دائم داخل بدائيات النوى. يمكن العثور على بعض الدعم لهذه الفكرة في البيانات المتعلقة بتسلسل الحمض النووي التي تظهر أن هناك علاقة وثيقة بين جين بوليميراز الحمض النووي (إنزيم يكرر الحمض النووي) لفيروس يسمى T4 الذي يصيب البكتيريا، وجينات بوليميراز الحمض النووي الأخرى في كل من حقيقيات النوى والفيروسات التي تصيبهم. قام باتريك بورتر من جامعة جنوب باريس أيضًا بتحليل البيانات المتعلقة بالإنزيمات التي تكرر الحمض النووي وخلص إلى أن أصل الجينات لهذه الإنزيمات في حقيقيات النوى ربما يكون فيروسيًا.

تؤثر الفيروسات على جميع أشكال الحياة على الأرض، بدءًا من الكائنات وحيدة الخلية وحتى البشر، وغالبًا ما تحدد ما سيبقى على قيد الحياة. لكن الفيروسات نفسها تتطور أيضًا. قد تكون الفيروسات الجديدة، مثل فيروس نقص المناعة البشرية المسبب لمرض الإيدز، هي الكيانات البيولوجية الوحيدة التي شهد الباحثون بالفعل تشكلها. توفر هذه الفيروسات الجديدة أمثلة حقيقية للتطور أثناء العمل.

الفيروسات مهمة للحياة. إنها الحدود المتغيرة باستمرار بين عالم الأحياء وعالم الكيمياء الحيوية. كلما تقدمنا ​​في فك رموز جينومات المزيد والمزيد من الكائنات الحية، كلما زاد فهمنا لمساهمة مجموعة الجينات القديمة والديناميكية هذه. بالفعل في عام 1959، فكر سلفادور لوريا الحائز على جائزة نوبل في تأثير الفيروسات على التطور. وكتب: «ألا ينبغي لنا أن نعتبر أن الفيروسات القادرة على الاتحاد مع الجينوم الخلوي ثم الانفصال عنه، هي في الواقع الكيانات والعملية التي خلقت خلال التطور الأنماط الجينية الناجحة الكامنة وراء جميع الكائنات الحية؟ الخلايا؟" إذا قمنا بتعريف الفيروسات على أنها كائنات حية، وإذا لم يكن الأمر كذلك، فقد حان الوقت للتعرف عليها ودراستها في بيئتها الطبيعية - داخل نسيج الحياة.

عنوان الصورة صفحة 100
توجد الفيروسات على الحدود بين عالم الحيوان وعالم الجماد

الائتمان في الصفحة 101
براين كريستي، تصميم

مربع النص والصورة في الصفحة 102 أعلاه
ماذا يوجد في الكلمة؟
""الحياة" و"العيش" هي كلمات يستعيرها العالم من الرجل العادي. لقد كانت مسألة الكلمات ناجحة حتى وقت قريب، لأن العالم عادة لا يهتم، ومن المؤكد أنه لم يكن يعرف بالضبط ما تعنيه هذه الكلمات في عينيه أو في عيون الرجل العادي. لكن اليوم يتم اكتشاف ودراسة أنظمة ليست حية بشكل واضح ولا ميتة بشكل واضح، ومن الضروري تعريف هذه الكلمات أو التخلي عنها واستبدالها بكلمات جديدة.
نورمان بيرس، عالم فيروسات بريطاني، حوالي عام 1934

"تعتقد أن الحياة ليست مجرد حجر."
جورج برنارد شو، سانت جون، 1923

التسمية موجودة في الصفحة 102
فيروس نقص المناعة البشرية

الائتمان في الصفحة 102
راسل كيتلي، مكتبة الصور العلمية (SPL)

مربع النص في الصفحة 102
لمحة عامة/القليل من الحياة
الفيروسات هي طفيليات توجد على الحدود بين المادة الحية وغير الحية. وهي تحتوي على نفس البروتينات والأحماض النووية الموجودة في الخلايا الحية، ولكنها تحتاج إلى مساعدة هذه الخلايا للتكاثر.

لعقود من الزمن، ناقش الباحثون ما إذا كانت الفيروسات كائنات حية أم لا. لقد صرفت هذه المناقشة انتباهنا عن قضية أكثر أهمية: وهي أن الفيروسات تلعب دورا حيويا في التطور.

يتكاثر عدد كبير من الفيروسات ويتغير عن طريق الطفرات طوال الوقت. هذه العملية تخلق العديد من الجينات الجديدة. يمكن لجين جديد له وظيفة مفيدة أن يدخل أحيانًا إلى جينوم الخلية المضيفة ويصبح مكونًا دائمًا في جينوم تلك الخلية.

الصورة في الصفحة 103 - يرجى الانعطاف من اليمين إلى اليسار
سواء كانت الفيروسات "حية" من الناحية الفنية أم لا، فمن المؤكد أنها تمتلك خاصية تميز الحياة، وهي أنها يمكنها التكاثر، ولو بمساعدة خلية مضيفة. يوضح هذا الشكل أحد أشكال الثقافة الفيروسية، وهو الفيروس الذي يحتوي على حمض نووي مزدوج الشريط كمادة وراثية. تختلف عمليات تكاثر العاثيات (الفيروسات التي تصيب البكتيريا، وهي مخلوقات بدون نواة)، وفيروسات الحمض النووي الريبي (RNA) والفيروسات القهقرية في بعض التفاصيل، ولكن الفكرة العامة هي نفسها.

تسميات داخل الصورة، في اتجاه الترقيم
1. يلتصق الفيروس بالخلية ويدخل إليها

2. يطلق الفيروس مادته الوراثية

الجينات الفيروسية

الانزيمات الخلوية

3. تقوم إنزيمات الخلية بتكرار الحمض النووي الفيروسي ونسخه إلى الحمض النووي الريبي (RNA).

الخلية المضيفة

نواة

الحمض النووي الريبي الفيروسي

الريبوسوم

بروتين في بداية بنائه

البروتين الفيروسي

4. تقوم الريبوسومات الموجودة في السيتوبلازم بترجمة الحمض النووي الريبي (RNA) إلى بروتينات فيروسية

5. تتجمع البروتينات الفيروسية والحمض النووي وتشكل جزيئات فيروسية جديدة

6. تغادر جزيئات الفيروس الجديدة لتصيب خلايا أخرى

الحمض النووي الفيروسي

جسيم فيروسي جديد

الائتمان في الصفحة 103
براين كريستي، تصميم

مربع النص في الصفحة 103
عن المؤلف
لويس ب. فياريال (فيلاريال) هو مدير مركز أبحاث الفيروسات في جامعة كاليفورنيا، إيرفين. ولد في شرق لوس أنجلوس. حصل على الدكتوراه في علم الأحياء من جامعة كاليفورنيا، سان دييغو، وأجرى أبحاث ما بعد الدكتوراه في مجال علم الفيروسات في جامعة ستانفورد مع الحائز على جائزة نوبل بول بيرج. وهو نشط في تعليم العلوم وحصل على الجائزة الرئاسية لمؤسسة العلوم الأمريكية للتعليم الفردي. وفي منصبه الحالي، وضع فياريال برامج للتطوير السريع للدفاع ضد الإرهاب البيولوجي. لديه ولدان وهو من محبي الدراجات النارية وموسيقى أمريكا الجنوبية.

مربع النص والصورة في الصفحة 104 أعلاه
تشتيت الخلايا
"على مدار قرن كامل تقريبًا، انشغل علماء الأحياء بالنقاشات حول ما إذا كانت الفيروسات كائنات حية أم لا. ينبع هذا الجدل بشكل رئيسي من التعميم الذي نشأ في النصف الثاني من القرن التاسع عشر والذي يدعي أن الخلايا هي اللبنات الأساسية للحياة. الفيروسات أبسط من الخلايا، لذلك يقول المنطق أن الفيروسات لا يمكن أن تكون كائنات حية. ويبدو أن الشيء الأكثر صوابًا هو رفض وجهة النظر المنتشرة هذه باعتبارها تلويحًا دلاليًا باليد.
بول إيوالد، عالم الأحياء التطوري الأمريكي، 2000

التسمية مصورة في الصفحة 104 أعلاه
البكتيريا T4

مربع النص والصورة في الصفحة 104 أدناه
القيامة وغيرها من الطرائف
ولأن الفيروسات تعيش في عالم وسط بين عالم الحيوان وعالم الجماد، فإنها تستطيع أداء بعض الحيل المذهلة. على سبيل المثال، على الرغم من أن الفيروسات تتكاثر عادةً في الخلايا الحية فقط، إلا أنها يمكنها أيضًا التكاثر أو "النمو" في الخلايا الميتة، وحتى إعادتها إلى الحياة. ومن المثير للدهشة أن بعض الفيروسات يمكن أن تعود إلى "حياتها المستعارة" بعد تدميرها.

الخلية التي تم تدمير الحمض النووي الموجود في نواتها هي خلية ميتة، لأنها تفتقر إلى البرامج الجينية اللازمة لتكوين البروتينات الأساسية والانقسام. لكن الفيروس يمكنه الاستفادة من آلية الإنتاج الخلوي في السيتوبلازم المتبقي للتكاثر. أي أنه يمكن أن يتسبب في استخدام الآلية الخلوية للجينات الفيروسية لإنتاج بروتينات فيروسية وتكرار الجينوم الفيروسي. إن قدرة الفيروسات على النمو داخل مضيف ميت واضحة بشكل خاص في المضيفات وحيدة الخلية، والتي يوجد الكثير منها في المحيطات. (في الواقع، هناك عدد شبه خيالي من الفيروسات على الأرض. وتشير التقديرات إلى أنه يوجد في المحيطات وحدها حوالي 1030 جزيئًا فيروسيًا، بعضها داخل مضيفات خلوية والبعض الآخر يطفو في الماء بشكل مستقل).

تموت البكتيريا، مثل بكتيريا التمثيل الضوئي الزرقاء (البكتيريا الزرقاء) والطحالب، عادةً عندما تدمر الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس الحمض النووي الخاص بها. تحتوي بعض الفيروسات على إنزيمات أو جينات للإنزيمات التي تعرف كيفية إصلاح الجزيئات المختلفة للمضيف، وبالتالي إعادة المضيف إلى الحياة. على سبيل المثال، تحتوي البكتيريا الخضراء المزرقة على إنزيم يعمل كمركز للتمثيل الضوئي، ولكن يمكن تدمير هذا أيضًا عند التعرض للكثير من الضوء. عندما يحدث هذا، تصبح الخلية غير قادرة على القيام بعملية التمثيل الضوئي، ويضعف التمثيل الغذائي لها وتموت. لكن الفيروسات التي تسمى العاثيات الزرقاء تقوم بتشفير نسختها الخاصة من إنزيم التمثيل الضوئي البكتيري، والنسخة الفيروسية مقاومة إلى حد كبير للأشعة فوق البنفسجية. إذا أصابت هذه الفيروسات خلية ماتت للتو، فإن إنزيم التمثيل الضوئي الفيروسي يمكن أن يحل محل الإنزيم الخلوي المدمر. ويمكن اعتباره علاجًا جينيًا منقذًا لحياة الخلية المضيفة.

يمكن للأشعة فوق البنفسجية الكافية أيضًا تدمير العاثيات الزرقاء. في الواقع، يعد تدمير الفيروسات بمساعدة الأشعة فوق البنفسجية طريقة شائعة في المختبر. ولكن في بعض الأحيان يمكن إحياء مثل هذه الفيروسات. يحدث هذا في عملية تعرف باسم إعادة التنشيط المتعدد. إذا كانت أي خلية تحتوي على أكثر من فيروس تالف، فيمكن إعادة تجميع الجينوم الفيروسي من القطع. (إن قابلية التكاثر هذه هي التي تسمح لنا بإنشاء فيروسات مؤتلفة اصطناعية في المختبر.) يمكن للأجزاء المختلفة من الجينوم أيضًا أن توفر في بعض الأحيان جينات فردية تعمل معًا (في عملية تسمى التكامل، أو التكامل) لتوفير النشاط الكامل دون الحاجة إلى خلق فيروس كامل أو مستقل. والفيروسات هي الكيان البيولوجي الوحيد الذي يمتلك "خاصية العنقاء" أي القدرة على النهوض من رماده.

تسمية توضيحية للصورة في الصفحة 104 أدناه
فيروس فسيفساء التبغ

الائتمان في الصفحة 104
قسم علم الأحياء الدقيقة، مركز SPL الحيوي [أعلاه]؛ جيريمي بيرجيس SPL [أدناه]

مربع النص والصورة في الصفحة 105
الحياة على الحدود
"إن جوهر الفيروس هو تشابكه الأساسي داخل المادة الوراثية للمضيف وآليات التمثيل الغذائي."
جوشوا ليدربيرج، أمريكي حائز على جائزة نوبل عام 1993

"إنها مسألة ذوق فيما إذا كان ينبغي اعتبار الفيروسات كائنات حية أم لا."
أندريه لوف، الحائز على جائزة نوبل الفرنسية عام 1962

"الفيروس هو فيروس!"
لوف، 1959

والمزيد حول هذا الموضوع
أشباه الأنواع الفيروسية. مانفريد إيجن في مجلة ساينتفيك أمريكان، المجلد. 269، لا. 1، الصفحات 42-49؛ يوليو 1993.

مساهمة فيروس الحمض النووي في تطور المضيف. LP فياريال في أصل وتطور الفيروسات. حرره E. دومينغو وآخرون. الصحافة الأكاديمية، 1999.

نقل الجينات الجانبي أم الاستعمار الفيروسي؟ فيكتور دي فيليبس ولويس فياريال في العلوم، المجلد. 293، الصفحة 1048؛ 10 أغسطس 2001.

الفيروسات وتطور الحياة. لويس فياريال. اضغط ASM (تحت الصحافة).

موقع يتناول نظرية الفيروسات
لقد عرفوا التطور - البكتيريا والفيروسات
موقع ساينتفيك أمريكان باللغة العبرية. حيث يمكنك أيضًا شراء اشتراك في المجلة
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~191259823~~~244&SiteName=hayadan