Yu Jian | Virüs, nereden geldin? 4 milyar yıllık bir hikaye
2020'nin başında ani yeni bir koronavirüs salgını Çin'i kasıp kavurdu.İnsanlar salgından rahatsız olduklarında, pek çok kişi yardım edemez ama sorar: Virüs nereden geliyor?
Nitekim doğanın evriminin ürettiği tüm türler arasında virüsler şüphesiz en zor olan türdür.Yaşamın evrim ağacı üzerinde yaklaşık konumlarını bulabilen diğer türlerin aksine, virüsler bize garip yaşam tarzlarıyla izin verir. Onu evrim ağacının herhangi bir yerine yerleştirmek zordur. Bu gizemli ve ölümcül tür nereden geldi ve en son bilimsel keşifler insanlara nasıl bir aydınlanma sağladı?
Virüs hayat mı? Görünüşte basit olan bu problem aslında biyolojide çok tartışmalı bir konudur.
Hepimiz diğer organizmalarda yaşayan parazitlere aşinayız. Ve virüsleri hücresel düzeyde bir tür "parazit" olarak hayal edebiliriz.
Şu anda bilinen tüm hücre organizmaları, ana genetik materyalleri olarak DNA'yı kullanır. Hücreler, DNA'daki şifreli bilgileri elde etmek ister, postacı, yani haberci RNA (mRNA) kullanmalıdır. Kopyalanmış bilgileri çekirdekten göndermekten ve ardından RNA'yı (tRNA) transfer etmekten ve nihayet ribozomlar gibi organellerde proteinleri sentezlemekten ve işlemekten sorumludurlar.
Virüsün bileşimi, karmaşık bir protein sentez sistemi şöyle dursun, hücre yapısı olmaksızın son derece basitleştirilmiştir. Temelde sadece genetik materyal (DNA veya RNA) ile sarılmış bir protein kapsid tabakasına sahiptirler.Uygun bir konak hücre olmadığında, virüs tamamen ölmüştür ve hayati belirtileri yoktur. Ancak uygun bir konakçı hücre göründüğünde, kendisini kopyalamak için konakçı hücrenin üretim araçlarını kullanabilir. Dahası, doğrudan konakçı hücrenin genomuna gizlice girdiler ve casusluk yaptılar.
Örnek olarak "iblis" koronavirüsü ele alalım, yaklaşık 26.000 ila 32.000 baz içeren, genomdaki bilinen en büyük RNA virüslerinden biri olan tek sarmallı pozitif sarmallı bir RNA virüsüdür. Bu tür virüsler genellikle memelileri ve kuşları enfekte ederek konakçı solunum ve bağırsak enfeksiyonlarına neden olur. Hücreyi işgal ettikten sonra, koronavirüsün pozitif sarmallı RNA'sı, ihtiyaç duyduğu protein kabuğunun sentezini doğrudan yönlendirmek ve RNA'nın kendi kendini kopyalamasını tamamlamak için hücredeki ribozomu kullanacaktır.Zaman geldiğinde, enfekte olmuş hücre ölecek ve parçalanacaktır. Binlerce yeni toplanan koronavirüs "kozadan çıkacak" ve yeni konakçılara bulaşacak.
Özetlemek gerekirse, tüm virüsler genetik materyalden (DNA veya RNA) ve proteinlerden oluşan organik maddelerdir.Bu açıdan yaşam özelliklerine sahip gibi görünseler de, yaşam olaylarını kendi başlarına ifade edemezler ve bunu yapabilmek için konakçı hücrelere güvenmeleri gerekir. Büyüme ve üreme, yaşam tanımımıza aykırıdır.
Bu nedenle, şu anda çoğu biyolojik sınıflandırmada, organizmaların üç ana alanı (bakteriler, arkeler ve ökaryotlar) virüs içermez. Virüsler daha çok bir tür "biyoloji" olarak görülüyor. Gerçekten "Beş Element arasında değil, Üç Diyarın dışında" anlamına gelir.
Eski yaşam? Kusma geni mi? Virüs fosil kanıtı bırakamadığından, kökeni ve evrimi hakkındaki çıkarımlarımız daha çok virüs ile konakçı arasındaki DNA dizisinin incelenmesi ve karşılaştırılmasından kaynaklanmaktadır. Sonuç olarak, bilim adamları virüs kökenine dair üç ana akım teorisi önerdiler: kaçış hipotezi, dejenerasyon hipotezi ve hücre öncesi orijin hipotezi.
Üç hipotez arasında en ilginç olanı, hücre öncesi orijinli hipotezdir.Bu hipotez, tüm virüslerin parazitik olmasına rağmen, virüslerin hücrelerden önce göründüğünü savunmaktadır. Yaklaşık 4 milyar yıl önce antik okyanusta, bir tesadüf eseri, deniz suyunda ilk organik makromolekül grubu üretildi ve bu da yaşam kıvılcımını ateşledi. Yavaş yavaş, RNA, DNA ve proteinler gibi bazı büyük moleküller kendilerini bağımsız olarak veya birbirleriyle işbirliği içinde kopyalamaya başlarlar.Bu aşamaya "moleküler yaşam" denilebilir. Bununla birlikte, huzurlu bir moleküler yaşamda, farklı bir tür, yani hücreleri geliştiren mevcut tüm hücresel organizmaların son ortak atası "Luca" (LUCA) dahil olmak üzere bazı moleküler yaşam ortaya çıktı. Membran yapısına sahip hücreler, RNA ve protein gibi hassas çekirdek makromoleküllerini daha iyi koruyabilir, bu da bu organizmaların adaptasyonunu büyük ölçüde artırır ve böylece evrimsel bir avantaj sağlar.
Bununla birlikte, virüsler gibi eski yaşamlar da kendi benzersiz hayatta kalma yollarını buldular - hücresel organizmaların vücuduna nüfuz ettiler ve parazitik bir yaşam sürdüler.
Bu varsayımsal teoride, virüsler aslında yeryüzündeki yaşamın yerlileridir ve bizim hücre yaşamımız aslında geç kalan bir durumdur.Virüsler ve hücreler arasındaki "aşk ve öldürme" milyarlarca yıldır sürmektedir.
Kısasa kısasa karşı nokta, virüsün "yerli halk" değil, bir "kusur" olduğunu savunan kaçış hipotezidir. İlk başta hücrenin kendisinden gelebilir.
İnsan genomumuz da dahil olmak üzere hücresel organizmalarda, orijinal konumlarından ayrıştırılabilen veya replikasyon yoluyla başka bir gen lokusuna aktarılabilen, transpozon olarak da adlandırılan çok sayıda "huzursuz" "sıçrayan gen" vardır. Örneğin, başka bir kromozomda.
Kaçış hipotezi, virüslerin, transpozonların evrimi gibi "kusurlu" gen parçaları olabileceğine inanır, protein ekipmanının kutsamasını belirli bir fırsatta elde etmiş, başarılı bir şekilde kaçmış ve yeni bir dünyanın kapısını açmıştır.
Aslında bilim adamları, bazı transpozonların hala virüslere aktive olma potansiyeline sahip olduğunu kanıtladılar. Ancak evrim tarihinde transpozonların ve virüslerin ortaya çıktığına dair net bir sonuç henüz yoktur. Bu açıdan bakıldığında, hücre öncesi orijin hipotezi ve kaçış hipotezi, aynı madalyonun iki yüzü olarak kabul edilebilir ve sadece ilk gelen tavuk veya yumurtadır.
Yeni teori, virüsler "düşmüş hücrelerden" mi geliyor? İnsanlar, hücre orijini hipotezinin ve kaçış hipotezinin virüsün kökenini açıklamaya yeterli olduğunu düşündüklerinde, son yıllarda daha yeni bir teori giderek daha popüler hale geldi: regresyon hipotezi, virüsün atalarının başlangıçta nispeten eksiksiz bir hücre yapısına sahip olduğuna ve aynı zamanda kendi kendini idame ettirdiğine inanıyor. Daha sonra, diğer hücrelerle ortak yaşam sürecinde doğan "iyi hücreler", yavaş yavaş "kendilerini kaybettiler", genlerini kaybetmeye başladılar ve sonunda tamamen diğer hücrelerin emeğine bağlı kaldılar ve hatta çılgınca yoğunlaştılar ve yağmaladılar.
Bu ifade tuhaf gelebilir, ancak son bulgularla adım adım doğrulanmıştır. Amerikalı bilim adamları yakın zamanda "Nature" dergisine yazdıkları yazıda, en büyüğü 735.000 baz çiftinden oluşan bir genoma sahip bazı dev fajlar keşfettiklerini ve bu karmaşık fajlar, yaşam ve yaşam dışı arasındaki çizgiyi bulanıklaştırdığını yazdı.
Araştırmacılar, ortalama fajın 50.000 baz çiftine sahip olduğunu söylediler, ancak 351 çeşit fajın 200.000 baz çiftine sahip olduğunu, bu da sıradan fajın dört katı ve bunlardan birinin 735.000 baz çiftine sahip olduğunu buldular. Buna karşılık, insan genomu yaklaşık 3 milyar baz çifti içerir.
Bu "dev fajların" genomları, birçok bakterinin (yaşam formlarından biri) genomlarından çok daha büyüktür.Bu virüsün keşfi, virüsün evrimsel yolu ile hücre arasında bir köprü kurmuş ve aynı zamanda virüsün kökenini sağlamıştır. Bir başka olasılık da, virüslerin aslında düşmüş yaratıklar olmasıdır. Bazı tek hücreli organizmalar, uzun süreli parazitik yaşam boyunca hücre yapısının çoğunu yavaş yavaş dejenere eder ve sonunda hücre içi parazitler haline gelir. Sürekli keşfedilen büyük fajlar, dejenere olmaya başladıklarında bu virüslerin orijinal formu olabilir.
Öyleyse, virüs eski bir ırkın, kusurlu bir genin veya düşmüş bir hücrenin kalıntısı mı? Bu üç hipotez makuldür, ancak açıklanamayan sorunlar da vardır. Belki de virüsün köken hikayesi tüm bu varsayımlardan çok daha karmaşık ve tek kaynağı bile olmayabilir.Milyarlarca yıllık yaşam evriminde, tüm hayal edilemeyen kazalar ve tesadüfler olabilir. Belki de birlikte evrimin üç yolu, virüsün bugün nasıl göründüğünü yarattı. Kesin olarak bildiğimiz şey, virüsler ve hücre yaşamı arasındaki savaşın milyarlarca yıl sürdüğü ve gelecekte de uzun süre devam edeceğidir.
(Qilu Akşam Haberleri · Qilu One Point muhabiri Wang Yu)
Muhabirler bulun, raporlar isteyin, yardım isteyin, büyük uygulama pazarlarında "Qilu One Point" APP'yi indirin veya WeChat uygulaması "One Point Intelligence Station" üzerinde arama yapın. Eyalet genelinde 600'den fazla ana akım medya muhabiri çevrimiçi rapor vermenizi bekliyor! Rapor etmek istiyorum
