بیش از 5500 ویروس جدید در اقیانوس شناسایی شد - از جمله یک حلقه گمشده در تکامل ویروسی

فهرست مطالب نمایش

اخبار بیولوژی

بر اساس مطالعه جدیدی که تیم محققان در مجله Science منتشر کرده اند، تجزیه و تحلیل مواد ژنتیکی در اقیانوس‌ها هزاران ویروس RNA دار ناشناخته را شناسایی کرده و همین پدیده تعداد فیلاها (phyla) یا گروه‌های بیولوژیکی ویروس‌هایی که تصور می‌شد وجود دارند را دو برابر کرده است.

ویروس‌های RNA دار بیشتر به دلیل بیماری‌هایی که در افراد ایجاد می‌کنند، از سرما خوردگی معمولی گرفته تا COVID-19 شناخته می‌شوند. آن‌ها همچنین گیاهان و حیوانات مهم برای انسان‌ها را نیز آلوده می‌کنند.

این ویروس‌ها اطلاعات ژنتیکی خود را به جای DNA در RNA حمل می‌کنند. ویروس‌های RNA دار با سرعت بسیار سریع‌تری نسبت به ویروس‌های DNA دار تکامل می‌یابند. در حالی که دانشمندان صدها هزار ویروس DNA دار را در اکوسیستم‌های طبیعی خود فهرست ‌بندی کرده ‌اند، ویروس‌های RNA دار نسبتاً مطالعه نشده‌ اند.

به گفته محققان، ویروس‌ها، بر خلاف انسان و سایر موجودات مبتنی بر سلول، فاقد بخش‌های کوتاه منحصر به فرد DNA هستند که می‌توانند به عنوان یک بارکد ژنتیکی عمل کند. تلاش برای تمایز بین گونه‌های مختلف ویروسی در طبیعت بدون این بارکد‌ها می‌تواند دشوار باشد.

همچنین اخبار بیشتری بخوانید:

عفونت ویروس هرپس ممکن است خطر ابتلا به دیابت را افزایش دهد.

تحقیقات جدید نشان می‌دهد تبادل ژنی بین ویروس‌ها و میزبان‌ها باعث تکامل می‌شود…

آنتی بادی‌های آنتی-ایدیوتایپ ، تشدید کننده عوارض ویروس کرونا

ما تصمیم گرفتیم ژنی را پیدا کنیم که پروتئین خاصی را کد می‌کند که به ویروس اجازه می‌دهد ماده ژنتیکی خود را با دور زدن این محدودیت تکثیر کند. این تنها پروتئینی است که همه ویروس‌های RNA دار به طور مشترک دارند زیرا نقش اساسی در نحوه انتشار آن‌ها ایفا می‌کند. با این حال، هر ویروس RNA دار تفاوت‌های کوچکی در ژن کد کننده پروتئینی دارد که دانشمندان می‌توانند از آن برای تشخیص یک نوع ویروس از نوع دیگر استفاده کنند.

بنابراین ما یک پایگاه داده جهانی از توالی‌های RNAای که از پلانکتون‌ها جمع ‌آوری ‌شده اند را در طول پروژه تحقیقاتی جهانی چهار ساله اقیانوس‌های تارا (Tara Oceans) غربال کردیم. پلانکتون (Plankton) هر موجود آبزی است که برای شنا کردن بر خلاف جریان بسیار کوچک است. آن‌ها بخشی حیاتی از شبکه‌های غذایی در اقیانوس‌ها هستند و میزبان معمولی برای ویروس‌های RNA دار می‌باشند. غربالگری ما در نهایت بیش از 44000 ژن را شناسایی کرد که این پروتئین ویروسی را کد می‌کنند.

پس چالش بعدی ما تعیین ارتباط تکاملی بین این ژن‌ها بود. هر چه دو ژن شبیه‌تر باشند، احتمال ارتباط نزدیک‌تر ویروس‌ها دارای آن ژن‌ها بیشتر می‌شود. از آن جایی که این توالی‌ها مدت‌ها پیش تکامل یافته بودند (احتمالاً قبل از ایجاد اولین سلول)، نشانه‌های ژنتیکی که نشان می‌دهند ویروس‌های جدید ممکن است از یک اجداد مشترک جدا شده باشند، در طول زمان گم شده‌ اند. با این حال، نوعی هوش مصنوعی (artificial intelligence) به نام یادگیری ماشینی (machine learning) به ما این امکان را می‌دهد که به طور سیستماتیک این توالی‌ها را سازماندهی کنیم و تفاوت‌ها را به طور عینی ‌تری نسبت به زمانی که این کار به صورت دستی انجام می‌شد، شناسایی کنیم.

ما در مجموع 5504 ویروس RNA دار دریایی جدید را شناسایی و تعداد فیلاهای ویروس‌های RNA دار شناخته شده را از پنج به 10 رسانده و دو برابر کردیم. نقشه برداری از این توالی‌های جدید از نظر جغرافیایی نشان داد که دو تا از این شاخه‌های جدید به طور ویژه ای در مناطق وسیع اقیانوسی – با ترجیحات منطقه ای آب و هوای معتدل و وجود آب‌های گرمسیری (تاراویریکوتا یا Taraviricota که بعد از انجام سفرهایی در اقیانوس تارا نامگذاری شده است) یا اقیانوس منجمد شمالی (آرکتیویریکوتا یا Arctiviricota) – فراوان بودند.

ما بر این باوریم که Taraviricota ممکن است حلقه مفقوده در تکامل ویروس‌های RNA دار باشد که محققان مدت‌ها در جستجوی آن بودند. این منطقه دو شاخه شناخته ‌شده مختلف از ویروس‌های RNA را که در نحوه تکثیر متفاوت بودند را به هم متصل می‌کند.

چرا این یافته مهم است؟

این توالی‌های جدید به دانشمندان کمک می‌کنند تا نه تنها تاریخچه تکاملی ویروس‌های RNA دار بلکه تکامل حیات اولیه روی زمین را نیز بهتر درک کنند.

همان طور که همه گیری COVID-19 نشان داده است، ویروس‌های RNA دار می‌توانند باعث بروز بیماری‌های کشنده شوند. اما ویروس‌های RNA دار نقش حیاتی را در اکوسیستم‌ها نیز بازی می‌کنند زیرا می‌توانند طیف وسیعی از ارگانیسم‌ها، از جمله میکروب‌هایی را که محیط‌ها و شبکه‌های غذایی را در سطح شیمیایی تحت تأثیر قرار می‌دهند نیز آلوده کنند.

نقشه برداری از محل زندگی این ویروس‌های RNA دار می‌تواند به روشن شدن چگونگی تأثیر آن‌ها بر ارگانیسم‌هایی که بسیاری از فرآیندهای اکولوژیکی سیاره ما را هدایت می‌کنند، کمک کند. مطالعه ما همچنین ابزارهای بهبود یافته‌ای را ارائه می‌کند که می‌تواند به محققان در فهرست ‌بندی ویروس‌های جدید با رشد پایگاه‌های داده ژنتیکی کمک کند.

چیزی که هنوز معلوم نیست

با وجود شناسایی بسیاری از ویروس‌های RNA دار جدید، تعیین دقیق ارگانیسم‌هایی که آن‌ها آلوده می‌کنند، چالش برانگیز است. محققان همچنین در حال حاضر به بخش‌هایی از ژنوم‌های ویروس RNA ناقص – تا حدی به دلیل پیچیدگی ژنتیکی و محدودیت‌های تکنولوژیکی آن‌ها – محدود شده ‌اند.

گام‌های بعدی ما این است که بفهمیم چه نوع ژن‌هایی ممکن است وجود نداشته باشند و چگونه در طول زمان تغییر کرده ‌اند. کشف این ژن‌ها می‌تواند به دانشمندان در درک بهتر نحوه عملکرد این ویروس‌ها کمک کند.

خلاصه:

بر اساس مطالعه جدیدی که تیم محققان ما در مجله Science منتشر کرده اند، تجزیه و تحلیل مواد ژنتیکی در اقیانوس‌ها هزاران ویروس RNA دار ناشناخته را شناسایی کرده و همین پدیده تعداد فیلاها (phyla) یا گروه‌های بیولوژیکی ویروس‌هایی که تصور می‌شد وجود دارند را دو برابر کرده است.

منبع

مترجم: فاطمه فریادرس