اكتشاف بقايا فيروسات عملاقة قديمة يقدم أدلة جديدة حول أصول الحياة المعقدة

تكشف الكائنات الحية الدقيقة كيف قامت أسلافنا وحيدة الخلية بدمج الحمض النووي الفيروسي في جينوماتها الخاصة.

اكتشف باحثون بقايا فيروسات عملاقة قديمة في جينوم الأميبيديوم، وهو كائن وحيد الخلية، مما يشير إلى أن مثل هذه التسلسلات الفيروسية ربما لعبت دورًا في تطور أشكال الحياة المعقدة. تسلط هذه الدراسة الضوء على العلاقة الديناميكية بين الفيروسات ومضيفيها، كما تعكس أيضًا علم الوراثة البشرية.

تم الكشف عن تحول مفاجئ في التاريخ التطوري للحياة المعقدة في دراسة جديدة نُشرت في التقدم العلمياكتشف باحثون بجامعة كوين ماري في لندن أن كائنًا وحيد الخلية، وثيق الصلة بالحيوانات، يحتوي على بقايا فيروسات عملاقة قديمة داخل شفرته الجينية. يوفر هذا الاكتشاف نظرة ثاقبة حول كيفية اكتساب الكائنات المعقدة لبعض جيناتها ويؤكد على التفاعل الديناميكي بين الفيروسات ومضيفيها.

ركزت الدراسة على ميكروب يسمى أمويبيديوم، وهو طفيلي وحيد الخلية يوجد في بيئات المياه العذبة. ومن خلال تحليل جينوم أمويبيديوم، وجد الباحثون بقيادة الدكتور أليكس دي ميندوزا سولير، المحاضر الأول في كلية كوين ماري للعلوم البيولوجية والسلوكية، وفرة مفاجئة من المواد الوراثية التي نشأت من فيروسات عملاقة – بعض أكبر الفيروسات المعروفة للعلم. كانت هذه التسلسلات الفيروسية مشبعة بميثيلات كثيفة، وهي علامة كيميائية غالبًا ما تسكت الجينات.

“إنه مثل العثور على أحصنة طروادة مختبئة داخل الأميبيديوم” الحمض النووي“يقول الدكتور دي ميندوزا سولير: “إن هذه الإضافات الفيروسية ضارة بشكل محتمل، ولكن يبدو أن الأميبيديوم يحافظ عليها تحت السيطرة من خلال إسكاتها كيميائيًا”.

الميكروب Amoebidium appalachense يمر بدورة حياته التنموية في المختبر. تنقسم النوى داخل الخلية حتى النضج (حوالي 40 ساعة في الفيديو)، عندما تصبح كل نواة خلية واحدة وتنكسر المستعمرة مما يؤدي إلى نشوء النسل. حقوق الصورة: Alex de Mendoza

الأبحاث الجارية والتداعيات

وبعد ذلك، قام الباحثون بالتحقيق في مدى انتشار هذه الظاهرة. وقارنوا بين جينومات العديد من عزلات الأميبيديوم ووجدوا تباينًا كبيرًا في المحتوى الفيروسي. وهذا يشير إلى أن عملية تكامل الفيروس وإسكاته مستمرة وديناميكية.

يقول الدكتور دي ميندوزا سولير: “إن هذه النتائج تتحدى فهمنا للعلاقة بين الفيروسات ومضيفيها. تقليديًا، يُنظر إلى الفيروسات على أنها غزاة، لكن هذه الدراسة تشير إلى قصة أكثر تعقيدًا. ربما لعبت الإضافات الفيروسية دورًا في تطور الكائنات الحية المعقدة من خلال تزويدها بجينات جديدة. وهذا مسموح به من خلال الترويض الكيميائي لحمض نووي هؤلاء الغزاة”.

خلايا الأميبيديوم أبالاشينس مصبوغة بالحمض النووي (باللون الأزرق، تظهر النواة) والأكتين (باللون الأخضر)، مما يسلط الضوء على الأغشية الخلوية في خطوة تكوين الخلايا في المستعمرة. حقوق النشر: أليكس دي ميندوزا

وعلاوة على ذلك، تقدم النتائج التي توصل إليها الباحثون في Amoebidium أوجه تشابه مثيرة للاهتمام مع كيفية تفاعل جينوماتنا مع الفيروسات. وعلى غرار Amoebidium، يمتلك البشر والثدييات الأخرى بقايا فيروسات قديمة، تسمى الفيروسات الرجعية الذاتية، مدمجة في حمضهم النووي. وفي حين كان يُعتقد في السابق أن هذه البقايا عبارة عن “حمض نووي غير نشط”، فقد يكون بعضها الآن مفيدًا. ومع ذلك، على عكس الفيروسات العملاقة الموجودة في Amoebidium، فإن الفيروسات الرجعية الذاتية أصغر بكثير، والجينوم البشري أكبر بكثير. ويمكن للبحوث المستقبلية استكشاف أوجه التشابه والاختلاف هذه لفهم التفاعل المعقد بين الفيروسات وأشكال الحياة المعقدة.

مرجع: “ميثلة الحمض النووي تمكن من التوالد الداخلي المتكرر للفيروسات العملاقة في أحد أقارب الحيوانات” بقلم لوك أ. ساري، وإيانا ف. كيم، وفلاديمير أوفشينيكوف، ومارين أوليفيتا، وهيروشي سوجا، وأومايا دودين، وأرناو سيبي بيدروس، وأليكس دي ميندوزا، 12 يوليو 2024، التقدم العلمي.
DOI: 10.1126/sciadv.ado6406