ვირუსოლოგიის აღმოჩენებმა შეიძლება შეცვალოს ბიოლოგია

2024 ავტორი: Seth Attwood | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-16 16:09

ვირუსები არის პაწაწინა, მაგრამ "წარმოუდგენლად ძლიერი არსებები", რომელთა გარეშე ჩვენ ვერ გადავრჩებით. მათი გავლენა ჩვენს პლანეტაზე უდაოა. მათი პოვნა მარტივია, მეცნიერები აგრძელებენ ადრე უცნობი ტიპის ვირუსების იდენტიფიცირებას. მაგრამ რამდენი ვიცით მათ შესახებ? როგორ გავიგოთ, რომელი გამოვიკვლიოთ პირველი?

SARS-CoV-2 კორონავირუსი არის მხოლოდ ერთი რამდენიმე მილიონი ვირუსიდან, რომელიც ცხოვრობს ჩვენს პლანეტაზე. მეცნიერები სწრაფად იდენტიფიცირებენ ბევრ ახალ ტიპს.

მაია ბრაიტბარტი ეძებდა ახალ ვირუსებს აფრიკულ ტერმიტების ბორცვებში, ანტარქტიდის სელაპებში და წითელ ზღვაში. მაგრამ, როგორც გაირკვა, მართლაც რაიმეს საპოვნელად, მას უბრალოდ ფლორიდაში მდებარე სახლის ბაღში უნდა ეყურებინა. იქ, აუზის ირგვლივ, შეგიძლიათ იპოვოთ Gasteracantha cancriformis-ის სახეობის ობობები.

მათ აქვთ ნათელი ფერი და მომრგვალებული თეთრი სხეულები, რომლებზეც შესამჩნევია შავი ლაქები და ექვსი ალისფერი ეკალი, შუა საუკუნეების უცნაური იარაღის მსგავსი. მაგრამ ამ ობობების სხეულებში მაია ბრაიტბარტს სიურპრიზი მოჰყვა: როდესაც ბრაიტბარტი, ვირუსული ეკოლოგიის ექსპერტი სამხრეთ ფლორიდის უნივერსიტეტში, მეცნიერებისთვის უცნობი.

მოგეხსენებათ, 2020 წლიდან ჩვენ, უბრალო ხალხი, დაკავებული ვართ მხოლოდ ერთი განსაკუთრებით საშიში ვირუსით, რომელიც ყველასთვის ცნობილია, მაგრამ არის მრავალი სხვა ვირუსი, რომელიც ჯერ არ არის გამოვლენილი. მეცნიერთა აზრით, დაახლოებით 10³¹სხვადასხვა ვირუსული ნაწილაკები, რაც ათ მილიარდჯერ აღემატება დაკვირვებადი სამყაროს ვარსკვლავების სავარაუდო რაოდენობას.

ახლა უკვე ნათელია, რომ ეკოსისტემები და ცალკეული ორგანიზმები ვირუსებზეა დამოკიდებული. ვირუსები არის პაწაწინა, მაგრამ წარმოუდგენლად ძლიერი არსებები, მათ დააჩქარეს ევოლუციური განვითარება მილიონობით წლის განმავლობაში, მათი დახმარებით განხორციელდა გენების გადაცემა მასპინძელ ორგანიზმებს შორის. მსოფლიო ოკეანეებში მცხოვრები ვირუსები ანადგურებდნენ მიკროორგანიზმებს, ყრიან მათ შიგთავსს წყლის გარემოში და ამდიდრებენ კვების ქსელს საკვები ნივთიერებებით.”ჩვენ ვერ გადავრჩებოდით ვირუსების გარეშე”, - ამბობს ვირუსოლოგი კურტის სატლი ვანკუვერში, კანადა, ბრიტანეთის კოლუმბიის უნივერსიტეტიდან.

ვირუსების ტაქსონომიის საერთაშორისო კომიტეტმა (ICTV) დაადგინა, რომ ამ დროისთვის მსოფლიოში არსებობს 9,110 ცალკეული ტიპის ვირუსი, მაგრამ ეს აშკარად მათი საერთო მცირე ნაწილია. ეს ნაწილობრივ განპირობებულია იმით, რომ წარსულში ვირუსების ოფიციალური კლასიფიკაცია მეცნიერებს ავალდებულებდა ვირუსის გაშენებას მასპინძელ ორგანიზმში ან მის უჯრედებში; ეს პროცესი შრომატევადია და ზოგჯერ არარეალურად რთული ჩანს.

მეორე მიზეზი არის ის, რომ სამეცნიერო კვლევის დროს აქცენტი გაკეთდა იმ ვირუსების აღმოჩენაზე, რომლებიც იწვევენ დაავადებებს ადამიანებში ან სხვა ცოცხალ ორგანიზმებში, რომლებიც გარკვეული ღირებულების მქონეა ადამიანისთვის, მაგალითად, ეს ეხება ფერმის ცხოველებს და ნათესებს.

მიუხედავად ამისა, როგორც კოვიდ-19-ის პანდემიამ შეგვახსენა, მნიშვნელოვანია ვირუსების შესწავლა, რომლებიც შეიძლება გადაეცეს ერთი მასპინძელი ორგანიზმიდან მეორეზე და ეს არის ზუსტად საფრთხე როგორც ადამიანისთვის, ასევე შინაური ცხოველებისთვის თუ ნათესებისთვის.

გასული ათწლეულის განმავლობაში, ცნობილი ვირუსების რიცხვი გაიზარდა გამოვლენის ტექნოლოგიის გაუმჯობესების გამო და ასევე ახალი ტიპის ვირუსების იდენტიფიცირების წესების ბოლო ცვლილების გამო, რამაც შესაძლებელი გახადა ვირუსების აღმოჩენა მათი კულტივირების გარეშე. მასპინძელი ორგანიზმი.

ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული მეთოდია მეტაგენომიკა. ის მეცნიერებს საშუალებას აძლევს შეაგროვონ გენომის ნიმუშები გარემოდან მათი კულტივირების საჭიროების გარეშე. ახალმა ტექნოლოგიებმა, როგორიცაა ვირუსების თანმიმდევრობა, დაამატა ვირუსების მეტი სახელები სიას, მათ შორის ზოგიერთი, რომელიც გასაოცრად გავრცელებულია, მაგრამ მაინც დიდწილად დაფარულია მეცნიერებისგან.

”ახლა შესანიშნავი დროა ამ ტიპის კვლევის ჩასატარებლად”, - ამბობს მაია ბრაიტბარტი. - მე ვფიქრობ, რომ ახლა მრავალი თვალსაზრისით არის ვირომის დრო [virome - ყველა ვირუსის შეგროვება, რომელიც დამახასიათებელია ცალკეული ორგანიზმისთვის - დაახლ.]“.

მხოლოდ 2020 წელს, ICTV-მ დაამატა 1044 ახალი სახეობა ვირუსების ოფიციალურ სიაში, ათასობით ვირუსი ელოდება აღწერას და ჯერჯერობით უსახელო. გენომის ამხელა მრავალფეროვნების გაჩენამ აიძულა ვირუსოლოგები გადაეხედათ ვირუსების კლასიფიკაციის შესახებ და დაეხმარა მათი ევოლუციის პროცესის გარკვევას. არსებობს ძლიერი მტკიცებულება იმისა, რომ ვირუსები არ წარმოიშვა ერთი წყაროდან, არამედ მრავალჯერ გაჩნდა.

მიუხედავად ამისა, გლობალური ვირუსული საზოგადოების ნამდვილი ზომა დიდწილად უცნობია, ამბობს ვირუსოლოგი იენს კუნი აშშ-ს ალერგიისა და ინფექციური დაავადებების ეროვნული ინსტიტუტიდან (NIAID) ფორტ დეტრიკში, მერილენდი:”ჩვენ ნამდვილად არ ვიცით, რომ ეს ხდება.”

ყველგან და ყველგან

ნებისმიერ ვირუსს აქვს ორი თვისება: პირველი, თითოეული ვირუსის გენომი ჩასმულია ცილოვან გარსში და მეორეც, თითოეული ვირუსი იყენებს უცხო მასპინძელ ორგანიზმს - იქნება ეს ადამიანი, ობობა თუ მცენარე - მისი გამრავლების მიზნით. მაგრამ ამ ზოგად სქემაში უამრავი ვარიაციაა.

მაგალითად, პატარა ცირკოვირუსებს აქვთ მხოლოდ ორი ან სამი გენი, ხოლო მასიურ მიმივირუსებს, რომლებიც ზოგიერთ ბაქტერიაზე დიდია, ასობით გენი აქვთ.

მაგალითად, არის ბაქტერიოფაგები, რომლებიც გარკვეულწილად ჰგავს მთვარეზე დაშვების აპარატს - ეს ბაქტერიოფაგები აინფიცირებენ ბაქტერიებს. და, რა თქმა უნდა, დღეს ყველამ იცის ეკლებით მოჭედილი მკვლელი ბურთების შესახებ, რომელთა გამოსახულებები ახლა მტკივნეულად ნაცნობია, ალბათ, ყველა ადამიანისთვის მსოფლიოს ნებისმიერ ქვეყანაში. ვირუსებსაც აქვთ ეს თვისება: ვირუსების ერთი ჯგუფი ინახავს თავის გენომს დნმ-ის სახით, ხოლო მეორე - რნმ-ის სახით.

არსებობს ბაქტერიოფაგიც კი, რომელიც იყენებს ალტერნატიულ გენეტიკურ ანბანს, რომელშიც აზოტოვანი ბაზა A კანონიკურ ACGT სისტემაში იცვლება სხვა მოლეკულით, რომელიც მითითებულია ასო Z-ით [ასო A ნიშნავს აზოტოვან ფუძეს "ადენინს", რომელიც არის ნუკლეინის ნაწილი. მჟავები (დნმ და რნმ); ACGT- აზოტოვანი ფუძეები, რომლებიც ქმნიან დნმ-ს, კერძოდ: A - ადენინი, C - ციტოზინი, G - გუანინი, T - თიმინი, - დაახლ. თარგმნა.].

ვირუსები იმდენად გავრცელებული და უსუსურია, რომ ისინი შეიძლება გამოჩნდნენ მაშინაც კი, თუ მეცნიერები მათ არ ეძებენ. ასე, მაგალითად, ფრედერიკ შულცი საერთოდ არ აპირებდა ვირუსების შესწავლას, მისი სამეცნიერო კვლევის სფეროა ჩამდინარე წყლების გენომის თანმიმდევრობა. როგორც ვენის უნივერსიტეტის ასპირანტმა, შულცმა გამოიყენა მეტაგენომიკა ბაქტერიების მოსაძებნად 2015 წელს. ამ მიდგომით, მეცნიერები იზოლირებენ დნმ-ს მთელი რიგი ორგანიზმებიდან, აჭრიან მათ პატარა ნაჭრებად და ანაწილებენ თანმიმდევრობას. შემდეგ კომპიუტერული პროგრამა აგროვებს ცალკეულ გენომებს ამ ნაწილებიდან. ეს პროცედურა მოგაგონებთ რამდენიმე ასეული თავსატეხის ერთდროულად აწყობას ცალკეული ფრაგმენტებისგან, რომლებიც შერეულია ერთმანეთთან.

ბაქტერიულ გენომებს შორის შულცმა ვერ შეამჩნია ვირუსული გენომის უზარმაზარი ნაწილი (როგორც ჩანს, იმიტომ რომ ამ ნაწილს ჰქონდა ვირუსული კონვერტის გენები), რომელიც მოიცავდა 1,57 მილიონ ბაზის წყვილს. ეს ვირუსული გენომი გიგანტური აღმოჩნდა, ის იყო ვირუსების ჯგუფის ნაწილი, რომლის წევრები გიგანტური ვირუსები არიან როგორც გენომის ზომით, ასევე აბსოლუტური ზომებით (ჩვეულებრივ 200 ნანომეტრი ან მეტი დიამეტრით).ეს ვირუსი აინფიცირებს ამებაებს, წყალმცენარეებს და სხვა პროტოზოებს, რითაც გავლენას ახდენს წყლის ეკოსისტემებზე, ისევე როგორც ეკოსისტემებზე ხმელეთზე.

ფრედერიკ შულცმა, ახლა მიკრობიოლოგმა აშშ-ს ენერგეტიკის დეპარტამენტის ერთობლივი გენომის ინსტიტუტში ბერკლიში, კალიფორნია, გადაწყვიტა ეძია დაკავშირებული ვირუსები მეტაგენომიურ მონაცემთა ბაზებში. 2020 წელს შულცმა და მისმა კოლეგებმა თავიანთ სტატიაში აღწერეს ორ ათასზე მეტი გენომი ჯგუფიდან, რომელიც შეიცავს გიგანტურ ვირუსებს. შეგახსენებთ, რომ ადრე საჯაროდ ხელმისაწვდომ მონაცემთა ბაზებში მხოლოდ 205 ასეთი გენომი იყო შეტანილი.

გარდა ამისა, ვირუსოლოგებს ასევე მოუწიათ ადამიანის სხეულის შიგნით შეხედვა ახალი სახეობების მოსაძებნად. ვირუსის ბიოინფორმატიკის სპეციალისტმა ლუის კამარილო-გერერომ, ჰინქსტონში (დიდი ბრიტანეთი) სენგერის ინსტიტუტის კოლეგებთან ერთად, გააანალიზა ადამიანის ნაწლავის მეტაგენომები და შექმნა მონაცემთა ბაზა, რომელიც შეიცავს 140000-ზე მეტ ბაქტერიოფაგის სახეობას. მათგან ნახევარზე მეტი მეცნიერებისთვის უცნობი იყო.

მეცნიერთა ერთობლივი კვლევა, რომელიც თებერვალში გამოქვეყნდა, დაემთხვა სხვა მეცნიერთა დასკვნებს, რომ ვირუსების ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული ჯგუფი, რომელიც აინფიცირებს ადამიანის ნაწლავის ბაქტერიებს, არის ჯგუფი, რომელიც ცნობილია როგორც crAssphage (დასახელებული ჯვარედინი ასამბლერის პროგრამის მიხედვით, რომელმაც ის აღმოაჩინეს 2014 წელს).. მიუხედავად ამ ჯგუფში წარმოდგენილი ვირუსების სიმრავლისა, მეცნიერებმა ცოტა რამ იციან იმის შესახებ, თუ როგორ მონაწილეობენ ამ ჯგუფის ვირუსები ადამიანის მიკრობიომში, ამბობს კამარილო-გერერო, რომელიც ახლა მუშაობს დნმ-ის სეკვევენირების კომპანია Illumina-ში (Illumina მდებარეობს კემბრიჯში, დიდი ბრიტანეთი).

მეტაგენომიკამ ბევრი ვირუსი აღმოაჩინა, მაგრამ ამავდროულად, მეტაგენომიკა ბევრ ვირუსს უგულებელყოფს. ტიპიურ მეტაგენომებში რნმ ვირუსები არ არის დალაგებული, ამიტომ მიკრობიოლოგი კოლინ ჰილი ირლანდიის ეროვნული უნივერსიტეტიდან კორკში, ირლანდია და მისი კოლეგები ეძებდნენ მათ რნმ-ის მონაცემთა ბაზაში, რომელსაც მეტატრანსკრიპტები ეწოდება.

მეცნიერები ამ მონაცემებს ჩვეულებრივ პოპულაციაში გენების შესწავლისას მიმართავენ, ე.ი. იმ გენებს, რომლებიც აქტიურად გარდაიქმნება მესინჯერ რნმ-ად [მესენჯერი რნმ (ან mRNA) მესინჯერ რნმ (მრნმ)საც უწოდებენ - დაახლ. თარგმნა.] მონაწილეობს ცილების წარმოებაში; მაგრამ რნმ-ის ვირუსების გენომებიც შეიძლება იქ მოიძებნოს. გამოთვლითი ტექნიკის გამოყენებით მონაცემებიდან თანმიმდევრობების ამოსაღებად, ჯგუფმა აღმოაჩინეს 1015 ვირუსული გენომი მეტატრანკრიპტომებში სილისა და წყლის ნიმუშებიდან. მეცნიერთა მუშაობის წყალობით, ცნობილი ვირუსების შესახებ ინფორმაცია მნიშვნელოვნად გაიზარდა მას შემდეგ, რაც მხოლოდ ერთი სტატია გამოჩნდა.

ამ მეთოდების წყალობით შესაძლებელია ბუნებაში არარსებული გენომის შემთხვევით შეგროვება, მაგრამ ამის თავიდან ასაცილებლად მეცნიერებმა კონტროლის მეთოდების გამოყენება ისწავლეს. მაგრამ არის სხვა სისუსტეებიც. მაგალითად, ძალიან რთულია გარკვეული ტიპის ვირუსების იზოლირება დიდი გენეტიკური მრავალფეროვნებით, რადგან კომპიუტერული პროგრამებისთვის რთულია გენების განსხვავებული თანმიმდევრობების გაერთიანება.

ალტერნატიული მიდგომაა თითოეული ვირუსული გენომის ცალკე დაყოფა, როგორც ამას აკეთებს მიკრობიოლოგი მანუელ მარტინეს-გარსია ესპანეთის ალიკანტეს უნივერსიტეტიდან. ზღვის წყლის ფილტრებით გავლის შემდეგ მან გამოყო რამდენიმე კონკრეტული ვირუსი, გააძლიერა მათი დნმ და გააგრძელა თანმიმდევრობა.

პირველი ცდის შემდეგ მან აღმოაჩინა 44 გენომი. აღმოჩნდა, რომ ერთ-ერთი მათგანი ოკეანეში მცხოვრები ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული ვირუსის ტიპია. ამ ვირუსს აქვს ისეთი დიდი გენეტიკური მრავალფეროვნება (ანუ მისი ვირუსული ნაწილაკების გენეტიკური ფრაგმენტები იმდენად განსხვავებულია სხვადასხვა ვირუსულ ნაწილაკებში), რომ მისი გენომი არასოდეს გამოჩენილა მეტაგენომიკის კვლევებში. მეცნიერებმა მას "37-F6" დაარქვეს ლაბორატორიულ ჭურჭელზე მდებარეობის გამო.თუმცა, მარტინეს-გარსიამ ხუმრობით თქვა, იმის გათვალისწინებით, რომ გენომის უნარი დაიმალოს აშკარა დანახვაზე, მას სუპერ აგენტი ჯეიმს ბონდის სახელი 007 უნდა ერქვა.

ვირუსების საგვარეულო ხეები

ოკეანის ისეთ ვირუსებს, როგორიცაა ჯეიმს ბონდი, არ აქვთ ოფიციალური ლათინური სახელი, ისევე როგორც გასული ათწლეულის განმავლობაში მეტაგენომიკის გამოყენებით აღმოჩენილი რამდენიმე ათასი ვირუსული გენომის უმეტესობას. ამ გენომიურმა თანმიმდევრობებმა ICTV-ს დაუსვა რთული კითხვა: საკმარისია თუ არა ერთი გენომი ვირუსის დასასახელებლად? 2016 წლამდე არსებობდა შემდეგი ბრძანება: თუ მეცნიერებმა შესთავაზეს რაიმე ახალი ტიპის ვირუსი ან ტაქსონომიური ჯგუფი ICTV-სთვის, მაშინ, იშვიათი გამონაკლისების გარდა, საჭირო იყო კულტურაში არა მხოლოდ ამ ვირუსის, არამედ მასპინძელი ორგანიზმის მიწოდება. მაგრამ 2016 წელს, ინტენსიური დებატების შემდეგ, ვირუსოლოგები შეთანხმდნენ, რომ ერთი გენომი საკმარისი იქნებოდა.

დაიწყო ახალი ვირუსებისა და ვირუსების ჯგუფების აპლიკაციები. მაგრამ ამ ვირუსებს შორის ევოლუციური ურთიერთობები ზოგჯერ გაურკვეველი რჩებოდა. ვირუსოლოგები ჩვეულებრივ კლასიფიცირებენ ვირუსებს მათი ფორმის მიხედვით (მაგალითად, "გრძელი", "თხელი", "თავი და კუდი") ან მათი გენომის მიხედვით (დნმ ან რნმ, ერთჯერადი ან ორჯაჭვიანი), მაგრამ ეს თვისებები გასაოცრად ცოტას გვეტყვის. მათი საერთო წარმოშობის შესახებ. მაგალითად, ორჯაჭვიანი დნმ-ის გენომის მქონე ვირუსები, როგორც ჩანს, წარმოიშვა სულ მცირე ოთხ განსხვავებულ სიტუაციაში.

ICTV ვირუსების საწყისი კლასიფიკაცია (რაც გულისხმობს, რომ ვირუსების ხე და ფიჭური სიცოცხლის ფორმების ხე არსებობენ ერთმანეთისგან განცალკევებით) მოიცავდა ევოლუციური იერარქიის მხოლოდ ქვედა საფეხურებს, დაწყებული სახეობებიდან და გვარებიდან იმ დონემდე, რომ, შესაბამისად. მრავალუჯრედიანი სიცოცხლის კლასიფიკაცია, პრიმატების ან წიწვოვანი მცენარეების ექვივალენტურია. არ არსებობდა ვირუსების ევოლუციური იერარქიის უფრო მაღალი დონეები. და მრავალი ვირუსის ოჯახი არსებობდა იზოლირებულად, ყოველგვარი კავშირის გარეშე სხვა ტიპის ვირუსებთან. ასე რომ, 2018 წელს ICTV-მ დაამატა უფრო მაღალი დონის დონეები ვირუსების კლასიფიკაციისთვის: კლასები, ტიპები და სფეროები.

ვირუსების კლასიფიკაციის სათავეში ICTV აყენებს ჯგუფებს სახელწოდებით "სამეფოები" (დარგები), რომლებიც წარმოადგენენ "დომენების" ანალოგებს უჯრედული სიცოცხლის ფორმებისთვის (ბაქტერიები, არქეები და ევკარიოტები), ე.ი. ICTV-მ გამოიყენა განსხვავებული სიტყვა, რათა განასხვავოს ორი ხე. (რამდენიმე წლის წინ, ზოგიერთი მეცნიერი ვარაუდობდა, რომ ზოგიერთი ვირუსი შესაძლოა შეესაბამებოდეს ფიჭური სიცოცხლის ფორმების ხეს; მაგრამ ამ იდეას არ მიუღია ფართო მოწონება.)

ICTV-მ გამოკვეთა ვირუსის ხის ტოტები და მიანიჭა რნმ ვირუსები რეგიონს, რომელსაც ეწოდება რიბოვირია; სხვათა შორის, ამ არეალის ნაწილია SARS-CoV-2 ვირუსი და სხვა კოროვირუსები, რომელთა გენომი არის ერთჯაჭვიანი რნმ. მაგრამ შემდეგ ვირუსოლოგთა უზარმაზარ საზოგადოებას მოუწია დამატებითი ტაქსონომიური ჯგუფების შეთავაზება. ისე ხდება, რომ ევოლუციურმა ბიოლოგმა ევგენი კუინმა ბიოტექნოლოგიური ინფორმაციის ეროვნული ცენტრიდან ბეთესდაში, მერილენდი, შეკრიბა მეცნიერთა ჯგუფი, რათა შეექმნათ ვირუსების კატეგორიზაციის პირველი გზა. ამ მიზნით, კუნინმა გადაწყვიტა გაეანალიზებინა ყველა ვირუსული გენომი, ისევე როგორც ვირუსული ცილების კვლევების შედეგები.

მათ მოახდინეს რიბოვირიას რეგიონის რეორგანიზაცია და შესთავაზეს კიდევ სამი სამეფო. ზოგიერთ დეტალზე იყო დაპირისპირება, თქვა კუნინმა, მაგრამ 2020 წელს სისტემატიზაცია დიდი სირთულის გარეშე დაამტკიცა ICTV-ის წევრებმა. კუნინის თქმით, 2021 წელს კიდევ ორ სფეროს აენთო მწვანე შუქი, მაგრამ თავდაპირველი ოთხი, სავარაუდოდ, ყველაზე დიდი დარჩება. საბოლოო ჯამში, კუნინი ვარაუდობს, რომ სამეფოების რაოდენობა შეიძლება იყოს 25-მდე.

ეს რიცხვი ადასტურებს ბევრი მეცნიერის ეჭვს: ვირუსებს საერთო წინაპარი არ ჰყავთ. "ყველა ვირუსისთვის არ არსებობს ერთი წინამორბედი", - ამბობს კუნინი. "ეს უბრალოდ არ არსებობს." ეს ნიშნავს, რომ ვირუსები, სავარაუდოდ, რამდენჯერმე გამოჩნდნენ დედამიწაზე სიცოცხლის ისტორიის განმავლობაში.ამრიგად, ჩვენ არ გვაქვს საფუძველი იმის თქმის, რომ ვირუსები კვლავ ვერ გამოჩნდება.”ახალი ვირუსები მუდმივად ჩნდებიან ბუნებაში”, - ამბობს ვირუსოლოგი მარტ კრუპოვიჩი პარიზის პასტერის ინსტიტუტიდან, რომელიც მონაწილეობდა როგორც ICTV-ის გადაწყვეტილების მიღებაში, ასევე კუნინის ჯგუფის კვლევით მუშაობაში სისტემატიზაციის შესახებ.

ვირუსოლოგებს აქვთ რამდენიმე ჰიპოთეზა სფეროების მიზეზების შესახებ. შესაძლოა, სამყაროები წარმოიშვა დამოუკიდებელი გენეტიკური ელემენტებიდან პლანეტა დედამიწაზე სიცოცხლის გარიჟრაჟზე, უჯრედების ჩამოყალიბებამდეც კი. ან იქნებ მათ დატოვეს მთელი უჯრედები, „გაიქცნენ“მათგან, მიატოვეს უჯრედული მექანიზმების უმეტესობა, რათა მათი არსებობა მინიმალურ დონეზე შეენარჩუნებინათ. კუნინი და კრუპოვიჩი ჰიბრიდული ჰიპოთეზის მომხრენი არიან, რომლის მიხედვითაც ამ პირველადმა გენეტიკურმა ელემენტებმა ვირუსული ნაწილაკების აგების მიზნით უჯრედიდან გენეტიკური მასალა „მოიპარეს“. ვინაიდან არსებობს მრავალი ჰიპოთეზა ვირუსების წარმოშობის შესახებ, სავსებით შესაძლებელია, რომ მათი გარეგნობის მრავალი გზა არსებობს, ამბობს ვირუსოლოგი იენს კუნი, რომელიც მუშაობდა ICTV კომიტეტზე ვირუსების ახალი სისტემატიზაციის წინადადებაზე.

მიუხედავად იმისა, რომ ვირუსული და ფიჭური ხეები განსხვავებულია, მათი ტოტები არა მხოლოდ ეხება, არამედ ცვლის გენებს. მაშ, სად უნდა იყოს კლასიფიცირებული ვირუსები - ცხოველური თუ უსულო? პასუხი დამოკიდებულია იმაზე, თუ როგორ განსაზღვრავთ "ცოცხალს". ბევრი მეცნიერი არ მიიჩნევს ვირუსს ცოცხალ არსებად, ზოგი კი არ ეთანხმება.”მე მიდრეკილია მჯერა, რომ ისინი ცოცხლები არიან”, - ამბობს ბიოინფორმატიკის მეცნიერი ჰიროიუკი ოგატა, რომელიც იკვლევს ვირუსებს იაპონიის კიოტოს უნივერსიტეტში. „ისინი ვითარდებიან, აქვთ დნმ-ისა და რნმ-ისგან შექმნილი გენეტიკური მასალა. და ისინი ძალიან მნიშვნელოვანი ფაქტორია ყველა ცოცხალი არსების ევოლუციაში.”

ამჟამინდელი კლასიფიკაცია ფართოდ არის მიღებული და წარმოადგენს ვირუსების მრავალფეროვნების განზოგადების პირველ მცდელობას, თუმცა ზოგიერთი ვირუსოლოგი თვლის, რომ ის გარკვეულწილად არაზუსტია. ვირუსის ათეულ ოჯახს ჯერ კიდევ არ აქვს კავშირი არცერთ სფეროსთან. „სასიხარულო ამბავი ის არის, რომ ჩვენ ვცდილობთ გარკვეული წესრიგის მოყვანას ამ არეულობაში“, დასძენს მიკრობიოლოგი მანუელ მარტინეს-გარსია.

მათ შეცვალეს სამყარო

დედამიწაზე მცხოვრები ვირუსების მთლიანი მასა 75 მილიონი ლურჯი ვეშაპის ექვივალენტია. მეცნიერები დარწმუნებულნი არიან, რომ ვირუსები გავლენას ახდენს კვების ქსელებზე, ეკოსისტემებზე და ჩვენი პლანეტის ატმოსფეროზეც კი. გარემოსდაცვითი ვირუსოლოგიის სპეციალისტის მეთიუ სალივანის თქმით, კოლუმბუსში, ოჰაიოს შტატის უნივერსიტეტიდან, მეცნიერები სულ უფრო ხშირად აღმოაჩენენ ვირუსების ახალ ტიპებს, მკვლევარები "აღმოაჩენენ ადრე უცნობ გზებს, რომლითაც ვირუსები პირდაპირ გავლენას ახდენენ ეკოსისტემებზე". მეცნიერები ცდილობენ რაოდენობრივად განსაზღვრონ ეს ვირუსული ექსპოზიცია.

„ამჟამად ჩვენ არ გვაქვს რაიმე მარტივი ახსნა მიმდინარე ფენომენებზე“, - ამბობს ჰიროიუკი ოგატა.

მსოფლიო ოკეანეებში ვირუსებს შეუძლიათ დატოვონ მასპინძელი მიკრობები, გამოყოფენ ნახშირბადს, რომელსაც გადაამუშავებენ სხვა არსებები, რომლებიც ჭამენ ამ მასპინძელი მიკრობების შიგთავსს და შემდეგ გამოყოფენ ნახშირორჟანგს. მაგრამ ახლახან, მეცნიერები ასევე მივიდნენ დასკვნამდე, რომ ადიდებული უჯრედები ხშირად გროვდება და იძირება მსოფლიო ოკეანეების ფსკერზე, აკავშირებს ნახშირბადს ატმოსფეროდან.

მეთიუ სალივანის თქმით, ხმელეთზე მუდმივი ყინვის დნობა ნახშირბადის წარმოქმნის მთავარი წყაროა და როგორც ჩანს, ვირუსები ამ გარემოში მიკროორგანიზმებიდან ნახშირბადის გამოყოფას უწყობს ხელს. 2018 წელს სალივანმა და მისმა კოლეგებმა აღწერეს 1907 ვირუსული გენომი და მათი ფრაგმენტები, რომლებიც შეგროვდა შვედეთში მუდმივი ყინვაგამძლე დათბობის დროს, მათ შორის ცილების გენები, რომლებიც გარკვეულ გავლენას ახდენენ ნახშირბადის ნაერთების დაშლის პროცესზე და, შესაძლოა, სათბურის აირებად გადაქცევის პროცესზე..

ვირუსებს შეუძლიათ გავლენა მოახდინონ სხვა ორგანიზმებზეც (მაგალითად, მათი გენომის არევა).მაგალითად, ვირუსები ატარებენ გენებს ანტიბიოტიკებისადმი რეზისტენტობისთვის ერთი ბაქტერიიდან მეორეზე და წამლისადმი რეზისტენტული შტამები შესაძლოა საბოლოოდ გაიმარჯვონ. ლუის კამარილო-გუერეროს თქმით, დროთა განმავლობაში, ასეთი გენის გადაცემამ შეიძლება გამოიწვიოს სერიოზული ევოლუციური ძვრები კონკრეტულ პოპულაციაში - და არა მხოლოდ ბაქტერიებში. ამრიგად, ზოგიერთი შეფასებით, ადამიანის დნმ-ის 8% ვირუსული წარმოშობისაა. ასე, მაგალითად, სწორედ ვირუსიდან მიიღეს ჩვენმა ძუძუმწოვარმა წინაპრებმა პლაცენტის განვითარებისთვის აუცილებელი გენი.

მეცნიერებს ვირუსების ქცევასთან დაკავშირებული მრავალი საკითხის გადასაჭრელად მხოლოდ მათი გენომი დასჭირდებათ. ასევე აუცილებელია ვირუსის მასპინძლების პოვნა. ამ შემთხვევაში, მინიშნება შეიძლება ინახებოდეს თავად ვირუსში: ვირუსი, მაგალითად, შეიძლება შეიცავდეს მასპინძლის გენეტიკური მასალის ცნობად ფრაგმენტს საკუთარ გენომში.

მიკრობიოლოგმა მანუელ მარტინეს-გარსიამ და მისმა კოლეგებმა გამოიყენეს ერთუჯრედიანი გენომიკა ბოლო დროს აღმოჩენილი 37-F6 ვირუსის შემცველი მიკრობების დასადგენად. ამ ვირუსის მასპინძელი ორგანიზმია ბაქტერია პელაგიბაქტერი, რომელიც ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული და მრავალფეროვანი საზღვაო ორგანიზმია. მსოფლიოს ოკეანეების ზოგიერთ რეგიონში პელაგიბაქტერის შეადგენს მის წყლებში მცხოვრები უჯრედების თითქმის ნახევარი. თუ 37-F6 ვირუსი მოულოდნელად გაქრება, მარტინეს-გარსია აგრძელებს, წყლის ორგანიზმების სიცოცხლე სასტიკად შეფერხდება.

მეცნიერებმა უნდა გაარკვიონ, თუ როგორ ცვლის ის თავის მასპინძელს, რათა მიიღონ კონკრეტული ვირუსის გავლენის სრული სურათი, განმარტავს ევოლუციონისტი ეკოლოგი ალექსანდრა ვორდენი ოკეანის სამეცნიერო ცენტრიდან. ჰელმჰოლცი (GEOMAR) კიელში, გერმანია. უორდენი სწავლობს გიგანტურ ვირუსებს, რომლებიც ატარებენ გენებს ფლუორესცენტური პროტეინისთვის, რომელსაც როდოპსინი ეწოდება.

პრინციპში, ეს გენები შეიძლება სასარგებლო იყოს მასპინძელი ორგანიზმებისთვისაც, მაგალითად, ისეთი მიზნებისთვის, როგორიცაა ენერგიის გადაცემა ან სიგნალების გადაცემა, მაგრამ ეს ფაქტი ჯერ არ არის დადასტურებული. იმის გასარკვევად, თუ რა ბედი ეწევა როდოპსინის გენებს, ალექსანდრა ვორდენი გეგმავს მასპინძელი ორგანიზმის (მასპინძლის) გაშენებას ვირუსთან ერთად, რათა შეისწავლოს ამ წყვილის (მასპინძელი-ვირუსი) ფუნქციონირების მექანიზმი, რომელიც გაერთიანებულია ერთ კომპლექსში. - "ვიროსელი".

„მხოლოდ უჯრედული ბიოლოგიის საშუალებით შეგიძლიათ გაიგოთ, რა არის ამ ფენომენის ნამდვილი როლი და ზუსტად როგორ მოქმედებს ის ნახშირბადის ციკლზე“, დასძენს უორდენი.

ფლორიდაში მდებარე საკუთარ სახლში მაია ბრაიტბარტმა არ გააშენა ვირუსები, რომლებიც იზოლირებულია Gasteracantha cancriformis ობობებისგან, მაგრამ მან მოახერხა მათ შესახებ ერთი-ორი რამის სწავლა. ამ ობობებში აღმოჩენილი ორი მანამდე უცნობი ვირუსი მიეკუთვნება იმ ჯგუფს, რომელსაც ბრაიტბარტმა უწოდა "საოცარი" - და ყველაფერი მათი პაწაწინა გენომის გამო: პირველი კოდირებს გენს ცილოვანი საფარისთვის, მეორე - რეპლიკაციის ცილის გენს.

ვინაიდან ამ ვირუსებიდან ერთ-ერთი არის მხოლოდ ობობის სხეულში, მაგრამ არა მის ფეხებში, ბრაიტბარტი თვლის, რომ სინამდვილეში მისი ფუნქციაა მტაცებლის დაინფიცირება, რომელსაც შემდგომში ობობა ჭამს. მეორე ვირუსი შეიძლება აღმოჩნდეს ობობის სხეულის სხვადასხვა უბანში - კვერცხებისა და შთამომავლების კლანჭებში - ასე რომ, ბრაიტბარტი თვლის, რომ ეს ვირუსი მშობლიდან შთამომავლობას გადაეცემა. ბრაიტბარტის თქმით, ეს ვირუსი ობობისთვის უვნებელია.

ასე რომ, ვირუსები "ფაქტობრივად ყველაზე მარტივი მოსაძებნია", - ამბობს მაია ბრაიტბარტი. გაცილებით რთულია იმის დადგენა, თუ რა მექანიზმით მოქმედებენ ვირუსები მასპინძელი ორგანიზმის სასიცოცხლო ციკლსა და ეკოლოგიაზე. მაგრამ პირველ რიგში, ვირუსოლოგებმა უნდა უპასუხონ ერთ-ერთ ყველაზე რთულ კითხვას, შეგვახსენებს ბრაიტბარტი: „როგორ გავიგოთ, რომელი გამოვიკვლიოთ თავიდან?