هل الفيروسات كائنات حية؟

يدعم تحليل جديد للبيانات الفرضية القائلة بأن الفيروسات هي كائنات حية لها قواسم مشتركة تطورية واسعة النطاق مع الخلايا الحية. يوفر بحث جديد أول طريقة موثوقة لتتبع تطور الفيروسات إلى عصر كانت فيه الفيروسات والخلايا الحية في أشكال مختلفة عما هي عليه اليوم

[بقلم الدكتور نحماني موشيه]
يدعم تحليل جديد للبيانات الفرضية القائلة بأن الفيروسات هي كائنات حية ذات قواسم مشتركة تطورية واسعة النطاق مع الخلايا الحية. توفر دراسة جديدة أول طريقة موثوقة لتتبع تطور الفيروسات إلى عصر كانت فيه الفيروسات والخلايا الحية في أشكال مختلفة عما هي عليه اليوم.

يدعم تحليل جديد للبيانات الفرضية القائلة بأن الفيروسات هي كائنات حية ذات قواسم مشتركة تطورية واسعة النطاق مع الخلايا الحية. توفر دراسة جديدة أول طريقة موثوقة لتتبع تطور الفيروسات إلى عصر كانت فيه الفيروسات والخلايا الحية في أشكال مختلفة عما هي عليه اليوم. تم نشر نتائج البحث منذ فترة طويلة في المجلة العلمية Science Advances.

وقال البروفيسور جوستافو كايتانو أنوليس من جامعة إلينوي، الباحث الذي أجرى التحليل الجديد، إنه حتى الآن، كان تصنيف الفيروسات يمثل مشكلة. وكجزء من الدراسة، وجد الباحثون 7 مجموعات من الفيروسات، بناءً على بنيتها وأحجامها وتركيبها الجيني وإمكانيات تكاثرها. يوضح الباحث الرئيسي: "في ضوء هذا التصنيف، فإن عائلات الفيروسات التي تنتمي إلى نفس المجموعة هي تلك التي على الأرجح انحرفت عن فيروس سلف مشترك". "وفي الوقت نفسه، تم تصنيف 26 فقط (من أصل 104) من عائلات الفيروسات ضمن مجموعة محددة، ولا تزال العلاقات التطورية بينها غير واضحة".

يرجع جزء من عدم الاعتراف إلى ثروة الفيروسات وتنوعها. وتم التعرف على أقل من 4900 فيروس وتسلسل جينوماتها حتى الآن، على الرغم من أن العلماء يقدرون أن هناك أكثر من مليون نوع من الفيروسات. العديد من أنواع الفيروسات صغيرة للغاية - أصغر بكثير من البكتيريا أو الكائنات الحية الدقيقة الأخرى - وتحتوي على عدد قليل فقط من الجينات. والبعض الآخر، مثل الفيروسات المحاكيّة التي تم اكتشافها مؤخرًا، تكون عملاقة، وتحتوي على جينومات أكبر من بعض البكتيريا. تركز الدراسة الجديدة على المجموعة الواسعة من هياكل البروتين المعروفة باسم "طيات البروتين"، المشفرة داخل جينومات جميع الخلايا والفيروسات. تعتبر الطيات وحدات البناء الهيكلية للبروتينات، وهي التي تمدها بأشكالها المعقدة والثلاثية الأبعاد. ومن خلال مقارنة هياكل الطيات عبر الفروع المختلفة لشجرة الحياة، يتمكن الباحثون من إعادة بناء التاريخ التطوري للطيات وحتى للكائنات الحية نفسها.

واختار الباحثون تحليل نمط طي البروتينات في ضوء حقيقة أن التسلسلات التي ترمز لجينومات الفيروسات تتعرض لتغيرات سريعة؛ يوضح الباحث الرئيسي أن معدل الطفرات المرتفع قد يخفي إشارات تطورية مخفية. لقد اتضح أن طيات البروتين هي علامات أفضل للأحداث الماضية، لأن بنيتها ثلاثية الأبعاد يتم الحفاظ عليها عبر الأجيال حتى عندما تبدأ تسلسلات التشفير الخاصة بها في التغير. واليوم، تتولى العديد من الفيروسات - بما في ذلك تلك المسببة للأمراض - آلية بناء البروتين في الخلايا التي تستضيفها من أجل نسخ نسخها الخاصة ونشرها إلى خلايا أخرى. عادةً ما تقوم الفيروسات بإدخال مادتها الوراثية في الحمض النووي لمضيفيها. وفي الواقع، أصبحت بقايا الفيروسات القديمة التي اخترقت الخلايا الآن سمات دائمة لجينومات معظم الكائنات الخلوية، بما في ذلك البشر. يقول الباحث الرئيسي إن هذه الموهبة في نقل المواد الجينية قد تكون دليلاً على الدور الأولي للفيروسات باعتبارها "ناشرة للتنوع".

وقام الباحثون بفحص جميع الطيات المعروفة في 5080 كائنًا حيًا يمثل كل فرع من فروع شجرة الحياة، بما في ذلك 3460 فيروسًا. بفضل أساليب المعلوماتية الحيوية المتقدمة، تمكن الباحثون من تحديد 442 طية بروتينية مشتركة بين الخلايا الحية والفيروسات، منها 66 فقط فريدة من نوعها للفيروسات. يوضح الباحث الرئيسي: "يعني هذا الاكتشاف أنه يمكن بناء شجرة الحياة، حيث تم العثور على العديد من الخصائص في الفيروسات الموجودة أيضًا في الخلايا الحية". "تتمتع الفيروسات أيضًا بخصائص فريدة لا تشترك فيها الخلايا الحية." وفي الواقع، كشف تحليل البيانات عن تسلسلات جينية في الفيروسات لا تشبه أي تسلسلات في الخلايا، كما يشير الباحث. وتتناقض هذه النتيجة مع الفرضية القائلة بأن الفيروسات امتصت كل مادتها الوراثية من الخلايا المضيفة. ويضيف الباحث أن هذه النتيجة وغيرها تدعم أيضًا فكرة أن الفيروسات هي "منتجة للابتكار". وبفضل البيانات المتاحة للباحثين في قواعد البيانات الإلكترونية الخاصة بطي البروتين، استخدم العلماء أساليب محوسبة لبناء أشجار الحياة التي تشمل الفيروسات أيضًا. وتظهر البيانات أن "الفيروسات تنشأ من عدة خلايا بدائية.. وتم العثور عليها مع أسلاف الخلايا الحديثة"، كما يوضح الباحث. ويوضح الباحث أن هذه الخلايا البدائية ربما تحتوي على جينومات من أجزاء الحمض النووي الريبي (RNA).

وتظهر البيانات أيضًا أنه في مرحلة معينة من تاريخها التطوري، أي بعد وقت قصير من ظهور الحياة الخلوية الحديثة، حققت معظم الفيروسات القدرة على إدخال نفسها من خلال الغلاف البروتيني، وتكرار نسخ منها، والانتشار خارج الخلية المضيفة، كما يوضح الباحثون. الباحث. ويقول أحد الباحثين: "لقد قامت الفيروسات بحماية نفسها بمساعدة صناديق البروتين التي أصبحت أكثر تعقيدا على مر السنين، مما سمح للفيروسات بإصابة الخلايا التي كانت حتى ذلك الحين محصنة ضد الفيروسات". "هذا هو ختم جودة الطفيليات".

يعتقد بعض العلماء أن الفيروسات ليست كائنات حية، ولكنها مجرد قطع من الحمض النووي والحمض النووي الريبي (RNA) محمية بالحياة الخلوية. ويؤكدون على حقيقة أن الفيروسات غير قادرة على التكاثر من تلقاء نفسها (التكاثر) خارج الخلايا المضيفة، وتعتمد بشكل كامل على آلية بناء البروتين في الخلايا نفسها لكي تؤدي وظيفتها. ومع ذلك، هناك الكثير من الأدلة التي تدعم فكرة أن الفيروسات لا تختلف كثيرًا عن الكائنات الحية الأخرى، كما يقول الباحث الرئيسي. ويضيف: "تحتاج العديد من الكائنات الحية إلى كائنات حية أخرى لتعيش، بما في ذلك البكتيريا التي تعيش داخل الخلايا، والفطريات التي يجب أن تستخدم العلاقات الطفيلية - فكلها تعتمد على مضيفيها لإكمال دورة حياتها". "وهذا بالضبط ما تفعله الفيروسات." ويضيف الباحث أن اكتشاف الفيروسات الفائقة للفيروسات المحاكاة في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين تحدى الفرضيات التقليدية المتعلقة بطبيعة الفيروسات. "تختلف هذه الفيروسات الكبيرة كثيرًا عن فيروسات الإيبولا الصغيرة، والتي تتضمن سبعة جينات فقط. وقال الباحث إن هذه الفيروسات الفائقة كبيرة ومتنوعة في تركيبها الجيني. "بعضها كبير جسديًا ولديه جينومات كبيرة مثل أو حتى أكبر من تلك الخاصة بالبكتيريا الطفيلية." تحتوي بعض هذه الفيروسات الكبيرة أيضًا على جينات تشفر البروتينات الضرورية لمرحلة النسخ، وهي نفس العملية التي تقرأ بها الخلايا تسلسل الجينوم وبالتالي تبني البروتينات. كان الافتقار إلى آلية النسخ في الفيروسات أحد أقوى الحجج لتصنيف الفيروسات على أنها كائنات غير حية. يقول كبير الباحثين: "الوضع لم يعد كذلك". "تستحق الفيروسات مكانًا في شجرة الحياة اليوم. ومن الواضح أن الفيروسات تحتوي على ما هو أكثر بكثير مما نعرفه عنها اليوم."

أخبار الدراسة

ملخص المقال

المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:

فيروس باندورا - الحلقة المفقودة بين الفيروسات والخلايا؟

فيروسات عملاقة قادمة من المريخ - حقاً؟

كيف يمكن التعايش بين البكتيريا الموجودة في البحر والفيروسات التي تصيبها؟