از دشمن تا متحد: ویروس‌های باستانی چگونه به تکامل نیاکان ما کمک کردند؟

دانشمندان کشف کردند که ویروس های غول پیکر و باستانی تکه هایی از ماده ژنتیکی یا ژنوم خود را در DNA موجودات تک سلولی باقی می گذارند. آمیبیدیم ارگانیسم اجدادی است که هر دو شکل زندگی ساده و پیچیده، از جمله انسان، از آن تکامل یافته اند. این بقایای ویروسی ممکن است در کمک به تکامل نیاکان ما به موجودات پیچیده تر نقش داشته باشند.

به گزارش ScienceAlert، کشف جدید نشان می دهد که نقش ویروس ها در تکامل ما ممکن است مهم تر از آنچه قبلا تصور می شد بوده باشد. آنها ممکن است ژن هایی را به سلول های اصلی اضافه کرده باشند. مانند ژن های ویروسی در اجداد یک یوکاریوت همزیست به نام آمبیدیوم. این ژن‌های اضافه شده می‌توانند به این سلول‌ها کمک کنند تا در محیط خود بهتر زنده بمانند.

تحقیقات جدید توسط تیمی به رهبری الکس دی مندوزا سولرزیست شناس تکاملی در دانشگاه کوئین مری لندن.

De Mendoza-Soler می گوید که کشف بقایای ویروس ها “مانند یافتن اسب های تروجان است که در DNA آمیبیدیم پنهان شده اند.” او معتقد است که درست مانند اسب های تروا، این درج های ویروسی پنهان در DNA به طور بالقوه مضر هستند. با این حال، آمیبیدیوم راهی برای کنترل این عناصر ویروسی با استفاده از فرآیندهای شیمیایی برای خاموش کردن آنها و جلوگیری از آسیب رساندن به آنها دارد.

روش کار ویروس ها به این صورت است که با ربودن عناصر ضروری تولید مثل سلولی، بر سلول ها تأثیر می گذارند. ابتدا ویروس به سطح سلول میزبان می چسبد و سپس ماده ژنتیکی خود (DNA یا RNA) را به سلول میزبان تزریق می کند. ماده ژنتیکی ویروسی ابزارهای سلول میزبان را در اختیار گرفته و آن را به سمت تولید اجزای ویروسی هدایت می کند. ذرات ویروس جدید از این اجزا ساخته می شوند. در نهایت، ویروس‌های جدید سلول میزبان را ترک می‌کنند و اغلب در این فرآیند آن را از بین می‌برند و سلول‌های دیگر را آلوده می‌کنند.

به طور معمول، قرار دادن بسیاری از ژن های خارجی (از ویروس ها) به DNA آمیبیدیوم باید برای این ارگانیسم کشنده باشد. با این حال، Amoebidium راهی برای دستکاری ژن های خارجی با تغییر شیمیایی یکی از چهار عنصر اساسی DNA ایجاد کرده است. این اصلاح که 5-متیل سیتوزین (5mC) نام دارد، به خاموش کردن ژن های خارجی و جلوگیری از آسیب کمک می کند.

پیشرفت علم

سیتوزین یک پایه نوکلئوتیدی است و توسط آنزیمی به نام DNA (cytosine-5) متیل ترانسفراز 1 یا DNMT1 که در همه موجودات چند سلولی وجود دارد، اصلاح می شود. محققان در مورد منشا این آنزیم قبل از تکامل حیوانات کنجکاو بودند، بنابراین آنها یک ارگانیسم اولیه به نام Amoebidium appalachens را جدا کردند.Amoebidium appalachense) مورد بررسی قرار گرفتند. این ارگانیسم ابتدا روی اسکلت بیرونی حشرات آب شیرین زندگی می کرد.

محققان دریافتند که Amoebidium appalachensis آنزیم DNMT1 را تولید می کند. این آنزیم به آنها کمک می کند تا مقدار قابل توجهی از مواد ژنتیکی را از ویروس های غول پیکر باستانی که دیگر وجود ندارند، حفظ کنند. اساساً، این موجودات موفق شده اند DNA ویروسی را با استفاده از DNMT1 در ژنوم خود حفظ کنند.

د مندوزا سولر می‌گوید: «این یافته‌ها درک ما از رابطه بین ویروس‌ها و میزبان‌هایشان را به چالش می‌کشند. او می‌گوید در حالی که ویروس‌ها معمولاً به عنوان مهاجم در نظر گرفته می‌شوند، مطالعه تیم او داستان پیچیده‌تری را بیان می‌کند.

محققان پیشنهاد می‌کنند که مکانیسم مقابله به میکروب‌ها این امکان را می‌دهد که نه تنها از هجوم DNA ویروس غول‌پیکر جان سالم به در ببرند، بلکه آن را در نسل خود برای نسل‌های آینده نیز بگنجانند.

محققان می خواستند بدانند که آیا وجود مواد ژنتیکی ویروسی در آمیبیدها یک اتفاق رایج است یا خیر. برای کشف این موضوع، آنها DNA گونه های مختلف آمیبیدها را که از یکدیگر جدا شده بودند مقایسه کردند و تنوع زیادی در ماده ژنتیکی ویروسی در بین این گونه ها یافتند. این تنوع بالا نشان می دهد که روند ادغام ژن های ویروسی در DNA آمیبیدیا ادامه دارد و دائما در حال تغییر است.

De Mendoza Soler می‌گوید: «درج‌های ویروسی ممکن است با ارائه ژن‌های جدید در تکامل ارگانیسم‌های پیچیده نقش داشته باشند.

از آنجایی که Amoebidium appalachensis با نسب مشترک با حیوانات مرتبط است، اکتشافات انجام شده در مورد آن ممکن است به ما در درک فرآیندهای مشابهی که در بدن خودمان اتفاق می‌افتد کمک کند. اساساً، مطالعه این ارگانیسم می تواند به ما بینشی در مورد چگونگی تأثیر ژن های ویروسی بر ما بدهد.

انسان و سایر پستانداران نیز بقایای ویروس های باستانی را در DNA خود دارند. این بقایای رتروویروس های درون زا نامیده می شوند. تصور می شود که آنها بقایای ویروس هایی هستند که اجداد ما را آلوده کرده اند اما در نهایت آنها را از بین نبرده اند. در عوض، بخش‌هایی از این ویروس‌ها با گذشت زمان در DNA ما ادغام شدند.

در ابتدا، دانشمندان بر این باور بودند که بقایای ویروسی باستانی در DNA ما فقط بقایای غیرفعال ویروس ها هستند که نمی توانند آسیبی ایجاد کنند. با این حال، اکنون تصور می شود که بسیاری از این بقایای ویروسی ممکن است فوایدی داشته باشند، به همین دلیل است که در طول زمان در DNA ما حفظ شده اند.