احذروا الفيروسات العملاقة القادمة من المريخ! هل هذا صحيح؟

صرخت عناوين المواقع الإخبارية: فيروسات من المريخ ركبت على نيزك. والعلماء لم يطالبوا بذلك حتى

في العدد الأخير من المجلة العلمية المرموقة Science لقد تم اكتشاف رائع. اكتشف باحثون فرنسيون فيروسا ضخما، أكبر بعشر مرات من الفيروس العادي، ويحمل حملا جينيا ضخما يبلغ نحو 2,500 جينة، أي أكثر بكثير من الفيروس العادي. وإذا لم يكن ذلك كافيا، فإن هذا الفيروس لا يشارك سوى حوالي سبعة بالمائة من معلوماته الجينية مع كائنات أخرى معروفة للإنسان - وهي نسبة منخفضة للغاية.

أدى المنشور المثير إلى ظهور عناوين طنانة ومثيرة في الصحافة مثل: "تم اكتشاف أكبر فيروس في العالم: لقد وصل إلى هنا من المريخ"(ماكو)،"الغزو من المريخ: أكبر فيروس في العالم – من الفضاء"(ينت)"التقييم: لقد "استقلوا" من المريخ على نيزك"(إن آر جي). هذه العناوين بعيدة جدًا عن الواقع وأكثر ملاءمة لفيلم خيال علمي من الدرجة الثانية. أود أن أبدأ بالقول إنه وفقًا للمعلومات المتوفرة، من المستحيل استنتاج أن الفيروس جاء من المريخ، أو من أي مكان آخر خارج الأرض، بل إن الباحثين لا يلمحون حتى إلى أي احتمال من هذا القبيل.

سنحاول في المقال الذي أمامنا أن نفهم كيف اكتشف الباحثون الفيروس وتعرفوا عليه، ولماذا من غير المرجح أن يكون نشأ من خارج الأرض وما هي الأهمية الحقيقية للاكتشاف.

إذن ماذا كان في الدراسة؟
وفي إطار الدراسة، تمكن الباحثون من عزل فيروسين عملاقين - أحدهما من خزان للمياه العذبة في أستراليا والآخر من أعماق البحر بالقرب من تشيلي. وقاموا بتنظيف العينات التي جمعوها من التربة وبحثوا عن أدلة على النشاط الفيروسي. وبما أن الفيروس يتكاثر كجزء من دورة حياته داخل المضيف حتى لا يتمكن المضيف من احتوائه وينفجر، فقد بحث الباحثون عن أدلة على الخلايا المنفجرة. وفي العينات المشبوهة وجدوا جزيئات كبيرة يشتبه في أنها فيروسات، وبعد عزلها قارنوا بنيتها باستخدام المجهر الإلكتروني ورأوا أن بنية الفيروسين كانت متشابهة لكن تركيبة البروتين الخاصة بهما كانت مختلفة. ومن هذا استنتجوا أن هذه فيروسات من أنواع مختلفة.

ومن أجل التحقق من أنها فيروسات بالفعل، قام الباحثون بنقعها مع الأميبا (نوع من الكائنات الحية وحيدة الخلية) وتابعوا دورة حياتها لمدة 15-10 ساعة. ما وجد هو أن الأميبا تبتلع الفيروسات، ولكن على عكس جزيئات الطعام الطبيعية، أحدثت الفيروسات ثقوبًا في الجزيئات التي كانت محاصرة فيها، وبدلاً من أن تهضمها الأميبا، أطلقت محتوياتها في سائلها داخل الخلايا. وبعد 4-2 ساعات بدأت النواة - وهي العضية التي تحتوي على المعلومات الجينية للأميبا - في إجراء تغييرات، وبعد 8-6 ساعات فقدت الأميبا شكلها الطبيعي وأصبحت ذات بنية كروية، وفي النهاية تفككت وظهر نحو مائة فيروس جديد. تحررت وخرجت لتصيب الأميبات الجديدة. مثل هذا السلوك مناسب لدورة حياة الفيروس، كما يمكن رؤيته في فيديو دورة تفشي الفيروس.

وفي هذه المرحلة، تمكن الباحثون بدرجة عالية من الثقة من تحديد أنه فيروس بالفعل وليس كائنًا وحيد الخلية مثل البكتيريا أو الخميرة. والآن تحول الباحثون إلى توصيف الفيروسات، ومن أجل ذلك فكوا شفرتها الجينية وقارنوها بفيروسات أخرى. اتضح أن الفيروسات لديها كمية محترمة من الجينات تبلغ 2,556-1,502 - أكثر بكثير مما هو مطلوب لفيروس متوسط ​​(الحد الأدنى اللازم للفيروس هو 4 جينات). وقد يشير هذا الرقم إلى تعقيد معين في دورة حياة الفيروس.

وعندما قارن الباحثون المادة الوراثية للفيروسين مع فيروسات أخرى، اكتشفوا أنهم يشتركون في حوالي سبعة بالمائة فقط من المادة الوراثية. وهذا يعني أن 93% من جينات الفيروسات هي فريدة من نوعها، وهذا بالفعل اكتشاف مثير. وهذه هي بالضبط النقطة التي قد يشك فيها الناس أن هذا فيروس ليس من هذا العالم، بسبب الفرق الكبير بينه وبين الفيروسات الأخرى.

ومع ذلك، من بين الجينات غير الفريدة (سبعة بالمائة) تم العثور على جينات تشفر الإنزيمات الرئيسية مثل تكرار المادة الوراثية، والتعبئة، والإنزيمات الأساسية، وما إلى ذلك. بمعنى آخر، إن الإنزيمات المهمة لدورة الحياة في الفيروس الجديد تشبه الإنزيمات المقابلة لها في الفيروسات الأخرى. كما أظهر الباحثون أن الفيروس يعمل وفق نفس الشفرة الوراثية القياسية المميزة لجميع الكائنات الحية في العالم، ومن هذا يترتب على ذلك أنه على الأرجح فيروس محلي لم يأت من كوكب آخر.

وفي وقت لاحق، أراد الباحثون التحقق مما إذا كان فيروسًا تم تطويره خصيصًا أو ربما لدينا هنا مخلوق بدائي أحادي الخلية انحل واتخذ خصائص الفيروس. ولتحقيق هذه الغاية، بحثوا عن الإنزيمات الرئيسية فيه والتي تعتبر ضرورية لعمليات الحياة الأساسية
البكتيريا، بما في ذلك الإنزيمات الهيكلية والإنزيمات التي تتعامل مع إنتاج الطاقة، لكنهم لم يعثروا على أي منها، لذلك يبدو من المرجح
من المحتمل جدًا أن يكون هذا فيروسًا متطورًا وليس بكتيريا متحللة. ومع ذلك، فقد وجدوا في الفيروس جينات من البكتيريا وكائنات أحادية الخلية أكثر تطورًا، والتي يبدو أن الفيروس يرتبط بها أثناء وجوده داخل الأميبا.

فهل هو من المريخ أم لا؟

كما رأينا، تم بالفعل اكتشاف فيروس جديد يبدو أن لديه القليل جدًا من القواسم المشتركة مع الفيروسات الأخرى، ولكن لا تزال العمليات الأساسية لدورة حياته تشبه إلى حد كبير الفيروسات الأرضية المعروفة - بما في ذلك التشابه الهيكلي على مستوى الإنزيم. ويعمل الفيروس وفق نفس الشفرة الجينية الأساسية التي تعمل بموجبها جميع الكائنات الحية في العالم. إنه يحتاج إلى مضيف للتكاثر. بدون مضيف، لن يتمكن من إعادة إنتاج نفسه ولن يتمكن من الخضوع لتطور يسمح له بالتكيف مع بيئته.

إذا افترضنا للحظة وصول فيروس إلى الأرض على متن كويكب، فلا بد أن يجد هذا الفيروس طريقة للتكاثر من أجل البقاء والتطور، واحتمال أن يكون المكان الذي جاء منه في الأصل يحتوي على أميبا مثل الأرض هو احتمال ضئيل للغاية . كل هذا يقودنا إلى استنتاج مفاده أنه على الرغم من كل الاختلافات بين هذا الفيروس وغيره من الفيروسات المعروفة، فمن المحتمل أنه لا يزال نشأ على الأرض، ولا يوجد أي مبرر للعناوين الرنانة والمضللة التي ظهرت على المواقع الإخبارية.

لماذا الفيروس مختلف جدا؟
ومن المهم الإشارة إلى أن هذه ليست المرة الأولى التي يتم فيها العثور على فيروس يحتوي على نسبة عالية من الجينات الفريدة. ومثال آخر هو الفيروسات العملاقة (Mimivirus)، والتي تحتوي أيضًا على نسبة عالية جدًا من الجينات الفريدة. لهذه الظاهرة عدة تفسيرات محتملة: الأول هو أن 93% من الجينات المختلفة هي "جينات متخصصة" تساعد الفيروس على التكيف مع المضيف نتيجة لسباق التسلح الذي تطور فيه الأميبا آليات دفاعية ويتجاوزها الفيروس. هذا الاحتمال ليس مرجحًا بشكل خاص، لأن التطور لا يخلق إنزيمات من الهواء الرقيق - فالتغيير تدريجي، لذا يجب أن يكون هناك على الأقل تشابه طفيف بينه وبين البروتينات الأخرى.

والاحتمال الآخر هو أنه قريب جدًا من الفيروسات التي نعرفها اليوم - بقايا فيروس قديم، وربما حتى بقايا حيوان فقاري وسيط بين الحياة الأولى والبكتيريا. وهذا هو الاحتمال الذي يأخذه الباحثون في الاعتبار ويعتزمون التحقيق فيه بعمق، لأنه إذا كان صحيحا بالفعل، فهو اكتشاف مثير بشكل خاص يمكننا أن نتعلم منه الكثير عن تطور الحياة.

والاحتمال الآخر يتعلق بالمناخ السائد داخل الأميبا. الأميبا هي كائن كبير وحيد الخلية يبتلع أي شيء تقريبًا يقابله - الفيروسات والبكتيريا والطحالب والخميرة وغيرها. داخل الأميبا، تتحلل جزيئاتها وتختلط، ومن المحتمل أن أجزاء من جينات كائنات أخرى قد اختلطت مع جينات الفيروس. من الممكن أنها أعطته ميزة وتم الحفاظ عليها، من الممكن أن تكون هذه أجزاء من الجينات لم تعطه ميزة ولكنها أيضًا لم تضره وبقيت فيه كجينات غير نشطة، أو لا تساهم في الفيروس. مثل هذه الآلية، التي تسمى النقل الجيني الجانبي، هي آلية معروفة وليست فريدة من نوعها بالنسبة لهذا الفيروس. ونحن نعرف ذلك أيضًا من فيروس أنفلونزا الخنازير.

الاحتمال الأخير هو أننا ببساطة لا نعرف ما يكفي من الفيروسات حتى الآن لرسم شجرة عائلة لتطور الفيروس. ومن الممكن أن يكون هناك العديد من الفيروسات من هذه العائلة مختبئة في أعماق البحر وأنها أقل ندرة بكثير مما نعتقد، ومن المحتمل جدًا أننا لم نكتشف بعد قمة جبل الجليد، واليوم عندما نكتشف أدوات بحثية أكثر تطورًا مما كانت عليه من قبل حتى نتمكن من اكتشاف عالم كامل من المخلوقات المجهرية.
ومهما كان السبب، فإن الأهمية الحقيقية للاكتشاف لا تكمن في أصل الفيروس، بل في كيفية عمله. لدينا هنا المئات من الإنزيمات الجديدة غير المعروفة للعلم وتنتظر فقط فك رموز آلية عملها. من تعرف؟ ربما سينمو من هنا تطور تكنولوجي أو حتى دواء.

الشكر موصول للدكتور يائيل موتسافي من قسم الأحياء البنيوية لمساعدته في إعداد المقال

جيرتي سيدار
طالب دكتوراه، قسم الكيمياء البيولوجية، معهد وايزمان للعلوم
محرر موقع "قاعدة بيانات العلوم" التابع لمعهد ديفيدسون