يوفر الفيروس العملاق الجديد أدلة على لغز أصل الحياة المعقدة

اكتشف العلماء فيروسًا عملاقًا جديدًا يمكنه تغيير بنية خلايا الأميبا بشكل جذري. يُطلق عليه فيروس ushikuvirus، وهو يتسبب في تضاعف حجم الخلايا تقريبًا وتدمير نواتها، مما يؤدي إلى تكاثرها (عملية التكاثر). يمكن لهذا الاكتشاف أن يسلط الضوء على تطور الخلايا المعقدة ذات النواة. ونشرت نتائج الدراسة في مجلة علم الفيروساتيكتب Earth.com.

وتم العثور على الفيروس في عينات مياه البرك من قبل فريق من الباحثين من جامعة طوكيو للعلوم. أشرف على هذا العمل البروفيسور ماساهارو تاكيمورا، الذي يدرس الدور المحتمل للفيروسات في تكوين الخلايا حقيقية النواة (النواة). تستمر الفيروسات العملاقة في تغيير فهم الحدود بين الفيروسات والخلايا.

خصائص نادرة للفيروس

في تجارب عدوى الأميبا فيرمامبا فيرميفورميس سجل العلماء تأثيرًا واضحًا للاعتلال الخلوي، أي أن الفيروس أفسد الخلية. وبعد 60 ساعة من الإصابة، وصلت الخلايا إلى الحد الأقصى لحجمها، وتوقف انقسامها. ظلت العديد من الأميبا المصابة مستديرة وقابلة للحياة لمدة تصل إلى ستة أيام، مما يشير إلى دورة تكاثر الفيروس بطيئة ولكن ثابتة.

أثناء التكاثر، يقوم فيروس الوشيكوف بتدمير الغشاء النووي المضيف. وأظهر الفحص المجهري الإلكتروني أنه مع تراكم الجزيئات الفيروسية، يتفكك الغلاف النووي، تاركًا أجزاء من الحمض النووي للأميبا داخل الخلية. على عكس الفيروسات ذات الصلة، التي تتكاثر داخل نواة سليمة، يستخدم فيروس أوشيكو آلية مختلفة، مما يشير إلى التنوع التطوري في استراتيجيات التكاثر.

بعد دخول الخلية، يشكل الفيروس ما يسمى بالمصنع الفيروسي – وهي منطقة مؤقتة لتجميع جزيئات جديدة. لا تترك الفيروسات الجاهزة الخلية من خلال تمزق الغشاء، ولكن تدريجيا، في شكل فقاعات صغيرة. يتوافق هذا المحصول “اللطيف” مع دورة عدوى أطول مقارنة بالأنواع ذات الصلة.

يبلغ قطر كبسولة فيروس الوشيكوف حوالي 250 نانومتر، وهي مغطاة بأشواك، ينتهي بعضها بأطراف مغلقة أو ألياف دقيقة، وهو نمط لم يتم وصفه سابقًا بين الفيروسات العملاقة ذات الصلة. ومن المفترض أن هذه الهياكل تساعد الفيروس على الالتصاق بالأميبا.

يبلغ طول جينوم فيروس ushikuvirus 666 كيلو قاعدة على الأقل ويحتوي على 784 جينًا مفترضًا. وأكثر من نصفها ليس لها نظائر معروفة، مما يشير إلى وجود عدد كبير من الوظائف غير المعترف بها حتى الآن.

واستنادا إلى نتائج التحليل المقارن، تم تعيين فيروس ushiku إلى العائلة فيروسات أحادية ومجموعة من فيروسات كانديستينو – فيروسات الحمض النووي العملاقة النادرة التي تصيب الأميبا. يشير التشابه الجيني مع أقرب الأقارب إلى الاختلاف والتكيف الحديث نسبيًا مع نوع مضيف واحد.

نسخة من أصل نواة الخلية

فيروس أوشيكو يقوم أيضًا بتشفير الهستونات، وهي بروتينات تساعد على تجميع الحمض النووي في حلزونات ضيقة تمثل المكونات الرئيسية للكروموسومات في العديد من الخلايا. يتم دمج بعض جينات الهيستون معًا، كما يظهر في العديد من الفيروسات العملاقة الأخرى، وهذا قد يغير طريقة تعبئة الحمض النووي. إن وجود البروتينات التي تحزم الحمض النووي لا يجعل الفيروس خلية، لكنه يدعم فكرة أن الفيروسات تحاكي الأنظمة الخلوية.

اقترح تاكيمورا نظرية تكوين حقيقيات النوى الفيروسية، والتي بموجبها تساهم الفيروسات في تكوين نواة الخلية. فبدلاً من قتل المضيف، يمكن لفيروس DNA كبير أن يقيم داخل الخلية ويسيطر على الجينات للسيطرة على المدى الطويل.

يوفر فيروس أوشيكو نظامًا لاختبار أجزاء من هذه القصة، على الرغم من أنه لا يوجد فيروس يمكنه إعادة إنتاج الأحداث التي حدثت منذ مليارات السنين. يمكن للجينومات تحريك الجينات في كلا الاتجاهين، لذا فإن الجينات الفيروسية التي تشبه الجينات الخلوية لا تشير دائمًا إلى أيهما جاء أولاً.

لاحظ المؤلفون أن فيروس Ushikuvirus لا يقدم دليلًا مباشرًا على الأصل الفيروسي لنواة الخلية، ولكنه يقدم نموذجًا قيمًا لدراسة كيفية تداخل الفيروسات مع التحكم في الهياكل الخلوية. يعد هذا الاكتشاف مهمًا أيضًا لفهم النظم البيئية للأميبا، والتي غالبًا ما تكون بمثابة “مأوى” للميكروبات الأخرى، بما في ذلك تلك التي يحتمل أن تكون خطرة على البشر.