ویروس‌های باستانی چگونه تکامل اجداد انسان را تسریع کردند؟

دانشمندان کشف کرده‌اند که ویروس‌های باستانی و غول‌پیکر، بخش‌هایی از ژنوم خود را در دی‌ان‌ای یک ارگانیسم تک‌سلولی به نام آمیبیدیوم جای داده‌اند. آمیبیدیوم جد مشترک موجودات ساده و پیچیده — از جمله انسان — محسوب می‌شود و این باقی‌مانده‌های ویروسی احتمالا در تبدیل اجداد ما به موجودات پیچیده‌تر نقش داشته‌اند.

به گزارش ساینس‌آلرت، این کشف نشان می‌دهد که نقش ویروس‌ها در تکامل ما مهم‌تر از پیشینه‌های قبلی ارزیابی شده است. آن‌ها احتمالا ژن‌هایی را به سلول‌های اولیه افزوده‌اند، همانند ژن‌های ویروسی که در آمیبیدیوم یافت شده‌اند، و این ژن‌ها می‌توانسته‌اند به بقای سلول‌ها در محیط خود کمک کنند.

این تحقیق توسط تیمی به رهبری الکس دی مندوزا سولر، زیست‌شناس فرگشتی در دانشگاه کوئین مری لندن انجام شده است. دی مندوزا سولر بیان می‌کند که یافتن آثار باقی‌مانده ویروس‌ها در دی‌ان‌ای آمیبیدیوم شبیه به کشف اسب‌های ترویا است که در ژنوم نهان شده‌اند. او معتقد است این درج‌های ویروسی در اصل می‌توانند زیان‌آور باشند، اما آمیبیدیوم مکانیزمی برای کنترل آن‌ها با استفاده از فرآیند‌های شیمیایی توسعه داده که آن‌ها را خاموش می‌کند و از آسیب جلوگیری می‌نماید.

نویسندگان مقاله می‌نویسند ما در اینجا نشان می‌دهیم که یک یوکاریوت تک‌سلولی که با حیوانات ارتباط نزدیکی دارد، تحت فرآیند پی‌درپی مخلوط‌سازی ژنوم خود با ویروس‌های غول‌پیکر شکارچی قرار گرفته است.

ویروس‌ها با چسبیدن به سطح سلول می‌زبان و تزریق ماده ژنتیکی خود (دی‌ان‌ای یا آر‌ان‌ای)، ماشین سلولی را به سمت تولید اجزای ویروسی هدایت می‌کنند. ویروس‌های نوظهور از این اجزا ساخته شده و معمولا سلول می‌زبان را از بین برده و سلول‌های دیگر را آلوده می‌کنند.

معمولا حضور تعداد زیادی ژن خارجی در دی‌ان‌ای آمیبیدیوم باید برای این ارگانیسم کشنده باشد، اما آمیبیدیوم با اصلاح شیمیایی یکی از چهار باز نوکلئوتیدی دی‌ان‌ای — به نام ۵-متیل‌سیتوزین — این ژن‌ها را خاموش کرده و از آسیب جلوگیری می‌کند. این اصلاح توسط آنزیم انجام می‌شود که در همه موجودات چندسلولی وجود دارد.

محققان برای ریشه‌یابی منشأ این آنزیم، گونه‌ای به نام آمیبیدیوم اپالاچنس را بررسی کردند که روی اسکلت بیرونی حشرات آب شیرین زندگی می‌کند. آن‌ها کشف کردند که این ارگانیسم آنزیم را تولید می‌کند و با استفاده از آن، مقدار قابل توجه‌ی از مواد ژنتیکی ویروس‌های غول‌پیکر باستانی را در ژنوم خود نگه داشته است.

دی مندوزا سولر می‌گوید این یافته‌ها درک ما از رابطه بین ویروس‌ها و می‌زبان‌هایشان را به چالش می‌کشد. در حالی که ویروس‌ها معمولا به عنوان مهاجم شناخته می‌شوند، این مطالعه داستانی پیچیده‌تر را روایت می‌کند مکانیزم مقابله با می‌کروب‌ها نه تنها از هجوم دی‌ان‌ای ویروس محافظت کرده، بلکه امکان ادغام آن در تبار برای نسل‌های بعدی را فراهم آورده است.

محققان با مقایسه دی‌ان‌ای گونه‌های مختلف آمیبیدیوم، تنوع بالا در مواد ژنتیکی ویروسی را مشاهده کردند که نشان‌دهنده ادامه و تداوم فرآیند ادغام ژن‌های ویروسی در ژنوم این ارگانیسم‌هاست.

دی مندوزا سولر افزود درج‌های ویروسی احتمالا با ارائه ژن‌های نوین در تکامل موجودات پیچیده نقش داشته‌اند. از آنجا که آمیبیدیوم از طریق تبار مشترک با حیوانات مرتبط است، این اکتشافات می‌تواند بینشی درباره فرآیند‌های مشابه در بدن انسان فراهم آورد.

انسان‌ها و دیگر پس‌تانداران نیز باقی‌مانده‌های ویروس‌های باستانی — که رتروویروس‌های درون‌زا نامیده می‌شوند — در دی‌ان‌ای خود دارند. این باقی‌مانده‌ها از ویروس‌هایی هستند که اجداد ما را آلوده کرده، اما در نهایت از بین نرفته و بخش‌هایی از آن‌ها در طول زمان در ژنوم ما ادغام شده‌اند.

در گذشته دانشمندان معتقد بودند این توالی‌ها تنها باقی‌مانده‌های غیر‌فعال ویروس‌ها هستند، اما اکنون فرض بر این است که بسیاری از آن‌ها مزایایی داشته و به همین دلیل در ژنوم ما حفظ شده‌اند.