ویروس های تازه کشف شده یک حلقه گمشده تکاملی را آشکار می کنند

ویرایش شده توسط لیزا لاک، بررسی توسط رابرت ایگان

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

محققان دانشگاه میامی گروهی از ویروس‌های ناشناخته را شناسایی کرده‌اند که شکاف تکاملی بین ویروس‌ها و بخش‌های پروتئین سلولی را پر می‌کنند، کشفی که پیامدهایی هم برای بیوتکنولوژی و هم برای درک دانشمندان از منشاء حیات دارد.

این یافته‌ها که در Nature Communications منتشر شده است، این نظریه را به چالش می‌کشد که این بخش‌های سلولی که انکپسولین نامیده می‌شوند، به سادگی از ویروس‌ها تکامل یافته‌اند. در عوض، محققان شواهدی پیدا کردند که نشان می‌دهد ویروس‌ها و انکپسولین‌ها به طور مکرر در طول میلیون‌ها سال از یکدیگر تکامل یافته‌اند.

محققان بر روی گروهی از پروتئین ها تمرکز کردند که ساختار سه بعدی خاصی به نام HK97-fold را اتخاذ کرده و در پوسته های پروتئینی جمع می شوند. آنها هم در ویروس ها و هم در انکپسولین ها یافت می شوند. ویروس‌های تازه شناسایی‌شده - که ژنوم‌شان کوچک‌تر و ساده‌تر از سایر ویروس‌هایی است که پوسته‌های پروتئینی برابر HK97 را تشکیل می‌دهند - ویژگی‌های مشترکی با ویروس‌ها و انکپسولین‌ها دارند و آنها را به یک حلقه گمشده احتمالی بین این دو تبدیل می‌کند که می‌تواند چگونگی ظهور سیستم‌های بیولوژیکی پیچیده را برای اولین بار روشن کند.

Abelardo Aguilar، نویسنده اول و دکترای دکترا، گفت: "آنچه که پروتئین های HK97-fold را بسیار جالب می کند این است که می توانند پوسته هایی تشکیل دهند که واکنش های بیوشیمیایی را در دودمان سلولی، باستانی و باکتری ها محصور می کند. اما آنها همچنین اهداف ژنتیکی در ویروس ها، ذخیره و محافظت از ژنوم ویروسی خود را انجام می دهند." دانشجوی گروه زیست شناسی در کالج هنر و علوم دانشگاه میامی.

این پروتئین‌ها محفظه‌هایی با دو نقش متفاوت می‌سازند که مستقیما با مطالعه منشأ حیات و تکامل اولیه آن ارتباط دارد، زیرا اگر به آن فکر کنید، حیات در هسته‌اش مربوط به واکنش‌های محصور شده و همچنین محصور کردن اطلاعاتی است که می‌تواند به ارث برسد تا این واکنش‌ها در آینده رخ دهند.»

برای شناسایی این ویروس‌های جدید، آگیلار زیر نظر آنتونی لوک سانتولاریا، دانشیار دپارتمان زیست‌شناسی که دارای انتصابات ثانویه در گروه فیزیک در کالج علوم و هنر و گروه مهندسی شیمی، محیط‌زیست و مواد در کالج مهندسی، و نویسندگان ارشد پژوهشی در سراسر موسسات مختلف، کار کرد.

این تیم از ابزارهای بیوانفورماتیک، مدل‌های بیوفیزیکی و ابزارهای مبتنی بر هوش مصنوعی، از جمله مدل‌های زبان پروتئینی و AlphaFold برای استخراج اطلاعات ساختاری از پایگاه‌های داده حاوی میلیاردها توالی DNA استفاده کردند. توالی‌های موجود در پایگاه‌های داده - که شامل IMG/M، یک پایگاه داده وابسته به مؤسسه ژنوم مشترک وزارت انرژی ایالات متحده و دانشگاه کالیفرنیا، برکلی است - از نمونه‌هایی از خاک، آب دریا، فاضلاب، روده انسان و سایر محیط‌هایی که در سراسر جهان جمع‌آوری شده‌اند، به دست می‌آیند.

لوک توضیح داد: "اکثریت ویروس ها را نمی توان در آزمایشگاه رشد داد. اما اکنون از طریق توالی یابی، ما به اطلاعاتی در مورد ویروس هایی که میزبان آن ها را نمی شناسیم، دسترسی داریم که نمی توانیم در آزمایشگاه کشت کنیم، اما در همه جا وجود دارد." این بدان معناست که سؤالات متعددی در رابطه با تکامل و چگونگی سازگاری ویروس ها با جهان وجود دارد که اکنون می توان آنها را به صورت بیوانفورماتیک کشف کرد.

مقاله Nature Communications همچنین مکانیسم مولکولی بالقوه ای را که توسط آن ویروس ها و انکپسولین ها ممکن است از یکدیگر تکامل یافته باشند، تشریح می کند. این مکانیسم نشان می‌دهد که چگونه پروکاپسیدها، که پوسته‌های پروتئینی نابالغ ویروسی (کپسیدها) هستند، می‌توانند اجازه گذار تکاملی را بدهند و نقش‌های ژنومی و متابولیکی را بر عهده بگیرند.

آگیلار توضیح داد: «یکی از پیامدهای این تحقیق این احتمال است که کپسیدهای ویروسی می‌توانند واکنش‌های بیوشیمیایی را نیز تسهیل کنند، که می‌تواند نقش بالقوه کپسیدها را در کل محیط‌ها باز کند.

این یافته‌ها سؤالات جدیدی را در مورد ویروس‌هایی که آگیلار و لوک گفته‌اند مستلزم تحقیقات بیشتر است، ایجاد می‌کند.

زمانی که به ویروس‌ها نگاه می‌کنیم، تنها به ذرات عفونی نگاه می‌کنیم، و این مطالعه نشان می‌دهد که ممکن است نیاز باشد که تأکید بیشتری بر نسخه‌های غیرعفونی ویروس و عملکردهای دیگری که آن ذرات ویروس‌مانند ممکن است داشته باشند که در گذشته نادیده گرفته‌ایم، داشته باشیم.

لوک گفت: «اگر سؤال درستی داشته باشید و آن را با ابزارها و بینش‌های فیزیکی مناسب جفت کنید، به محققان این فرصت را می‌دهد تا به ویروس‌ها به گونه‌ای نگاه کنند که ما قبلا فرصت انجام آن را نداشتیم.» "سوالات تکاملی وجود دارد، اما سوالاتی در مورد پاتوژن های در حال ظهور یا ویروس های در حال ظهور نیز وجود دارد. مجموعه ابزارهایی که ما استفاده می کنیم را می توان در زمینه های مختلف به جلو برد."

Abelardo Aguilar و همکاران، ویروس‌های کوچک تکامل دو طرفه بین ویروس‌های HK97 برابر و انکپسولین‌ها را از طریق پروکاپسیدها، Nature Communications (2026) نشان می‌دهند. DOI: 10.1038/s41467-026-78136-1

لیسانس تاریخ هنر، کارشناسی ارشد فرهنگ مادی. سردبیر سابق موزه، پیراپزشک و هماهنگ کننده پیوند. ویرایش برای Science X از سال 2021. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →