Wirusy powstają z martwych

2

Najnowsze badania sugerują, że wirusy są żywymi organizmami takimi jak my.

Różnorodność świata wirusów sprawia, że ich klasyfikacja bywa wątpliwa. O ile każdy z nas czuje trwogę przed infekcjami wirusowymi, o tyle niewielu ludzi zadaje sobie pytanie, czym tak naprawdę są wirusy. Okazuje się, że odpowiedź wcale nie jest taka oczywista.

Zadajmy sobie proste pytanie: czym jest życie? Jakie cechy powinien spełniać organizm, by z biologicznego punktu widzenia uznany był za żywy? Biolodzy w takiej sytuacji wymieniają przede wszystkim możliwość przetwarzania energii, reagowanie na bodźce ze środowiska, zdolność do reprodukcji i ewoluowania. Zbiór takich a nie innych cech stawia wirusy w dość kłopotliwej sytuacji, gdyż okazuje się, że wcale nie spełniają cech istot żywych, m.in. nie wykazują struktury komórkowej, nie potrafią samodzielnie się reprodukować i poruszać. Generalnie w świecie biologicznej taksonomii istnieje zamieszanie w związku z wirusami. Według niektórych są one strukturami z pogranicza biocenozy i biotopu, zaś dla innych badaczy ich ożywiony charakter nie podlega dyskusji. Choć mogłoby się wydawać, że takie problemy nie dotyczą przeciętnego człowieka, o tyle okazuje się, że tyczą one wszystkich ludzi bez wyjątku. W końcu żaden człowiek nie jest nieśmiertelny i każdy prędzej czy później kończy aktem zgonu. Nawet w świetle medycyny XXI wieku definicja życia potrafi sprawiać problemy. Kolokwialnie rzecz ujmując: to, że komuś bije serce wcale nie oznacza, że ten ktoś żyje, przynajmniej z medycznego punktu widzenia. Z wirusami sprawy mają się podobnie, choć najnowsze badania opierające się na analizach struktur białkowych nadają im pełnoprawny status istot żywych.

Bazując na badaniach genetycznych oraz morfologii wirusów badacze z Carl R. Woese Institute for Genomic Biology stworzyli nowy system ich klasyfikacji. Problem z wirusami wynika z ich ogromnej różnorodności oraz dość wątłej wiedzy na ich temat. Stąd też podstawę nowego systemu stanowiły informacje ze świata białek. Białka są polipeptydowymi strukturami wykazującymi niejednorodną budowę, np. jeden fragment może być zwinięty w postaci helisy, inne mogą być pofałdowane niczym harmonijka. Te różniące się swoją budową fragmenty poszczególnych białek nazywane są domenami i to na nich bazuje nowy system klasyfikacji. Białkowe domeny są lepszymi markerami ewolucji ze względu na swoją trójwymiarową strukturę, która wykazuje większą zdolność samozachowawczą niż podlegające ciągłej zmianie sekwencje aminokwasów. Jest to konsekwencją funkcji pełnionej przez konkretne białko, która jest ściśle zależna od jego konformacji. Stąd analiza białek ze względu na ich przestrzenną budowę okazuje się być lepsza niż ich chemiczna charakterystyka.

Naukowcy poddali badaniom nie tylko wirusy, ale również przedstawicieli wszystkich znanych dotychczas królestw organizmów. Korzystając z zaawansowanych metod inżynierii molekularnej, udało się zidentyfikować 442 typy białkowych domen wspólnych dla wszystkich badanych organizmów, przy czym jedynie 66 okazała się być wysoce swoista dla wirusów. Dotychczas przypuszczano, że wirusy mogą być uproszczonymi fragmentami komórek, jednak przeprowadzona analiza ujawniła sekwencje genetyczne, które są niepodobne do tych widzianych we współczesnych organizmach komórkowych. Jest to sprzeczne z hipotezą, według której wirusy przechwyciły od nich materiał genetyczny. Jako istoty całkowicie zależne od organizmów komórkowych teoretycznie nie są zdolne do tworzenia nowych wzorców białkowych, gdyż cały ich metabolizm bazuje na mechanizmach obecnych w infekowanych przez nie komórkach. Wówczas ich białka byłyby identyczne bądź zbliżone do tych spotykanych w żywych organizmach. Ten i inne wyniki wspierają zatem ideę, że wirusy są swego rodzaju “twórcami nowości”, jak powiedział jeden z badaczy.

Wyniki sugerują, że wirusy pochodzą od pradawnych komórek, które współistniały razem z przodkami dzisiejszych eukariontów. Dane sugerują również, że w pewnym momencie w ich historii ewolucyjnej większość wirusów uzyskała możliwość otoczenia się w płaszczach białkowych tzw. kapsydach, które chroniły ich materiał genetyczny. Stworzyło to możliwość emigracji poza komórki gospodarza i rozprzestrzeniania. Obecność kapsydu pozwoliła na infekcje komórek, które wcześniej były odporne na działanie wirusów, co według badaczy przypomina dzisiejsze formy pasożytnictwa. Według naukowców konieczność obecności innych komórek do reprodukcji nie jest dowodem potwierdzającym o ich nieożywionym charakterze lecz wręcz przeciwnie – jest przykładem swego rodzaju międzygatunkowej interakcji, podobnej do tych spotykanych we współczesnej przyrodzie. Wiele organizmów potrzebuje innych organizmów do życia, np. bakterie żyjące wewnątrz komórek czy też pasożytnicze przywry, które wymagają specyficznych żywicieli do tego, by skończyć cykl życiowy. W świetle opinii naukowców wirusy nie odbiegają od tego schematu i są nietypowym przykładem pasożytnictwa. Choć dla wielu biologów może to oznaczać istną rewolucję, okazać się może, że już niebawem wirusy zyskają taką samą rangę taksonomiczną jak chociażby ludzie.

W świetle astrobiologii definicja życia jest niezaprzeczalnie fundamentalnym problemem tej dziedziny nauki, bo przecież szukając śladów życia poza Ziemią musimy zdawać sobie sprawę z tego, czego tak naprawdę szukamy. Różnorodność ziemskiego życia dość dobitnie sugeruje, że nie możemy być pewni tego, co znajdziemy we Wszechświecie. Możemy mieć tylko nadzieję, że kosmos jest bardziej przychylnym miejscem niż ten ze „Star Trek’a” bądź „Doctora Who”. Prawdopodobnie kiedyś dowiemy się, czy jesteśmy sami we Wszechświecie, choć być może najlepszym dowodem na istnienie obcych inteligencji jest to, że się do nas nie odzywają.

Źródło: University of Illinois Urbana-Champaign

Przekaż dalej

2 komentarze

  1. O ile raczej nie mamy problemu z definicją życia wysoko rozwiniętego, np. cywilizacji technicznej, to o tyle mamy problem z definicją gdzie życie się zaczyna, od którego momentu coś już jest żywe. Z czego składają się się te najmniejsze cząstki życia.
    To trochę tak jak z materią, nie mamy problemu z rzeczami dużymi lecz z małymi – problem pojawia się, gdy chcemy zdefiniować i opisać jądra atomowe, kwarki, fotony.
    A może zbyt na siłę szukamy jednej jasno określonej granicy pomiędzy materią martwą i ożywioną?

  2. Przede wszystkim trzeba by mieć na względzie to, że pojęcie “życie” można rozdzielić na dwie składowe, o nieco innym zestawie cech charakterystycznych – życie biologiczne oraz życie chemiczne. O tym drugim rzadko się mówi, a zostało sztucznie wytworzone w laboratoriach – to cząsteczki chemiczne, zdolne budować swoje kopie z prostych składowych ze środowiska, w którym istnieją, przy czym podlegają również ewoluowaniu – nie są to procesy w 100% doskonałe. Innymi słowy cechami takiej formy życia jest możliwość rozmnażania się oraz zmian ewolucyjnych, przy jednoczesnym braku metabolizmu, reagowaniu na bodźce i innych cechach, typowych z kolei dla życia biologicznego. Być może życie chemiczne jest bardziej pierwotne od biologicznego, i od takiego zaczęła się biogeneza na Ziemi, kolejnym etapem było wykorzystanie błon biologicznych [które w środowisku tworzą się same], by odgraniczyć sie od niezawsze przychylnego środowiska. Dalsza ewolucja to już coraz bardziej złożone struktury i reakcje chemiczne wewnąrz protokomórki, aż do zainicjowania metabolizmu. Można by się zastanowić, do której formy życia zaliczyć wirusy. Skłaniałbym się do hipotezy, że wskutek przejścia na pasożytnictwo w ich przypadku mamy do czynienia z uwsteczniem się życia biologicznego znów w stronę życia chemicznego, ale z zachowaniem jeszcze pewnych cech, które wiążą je z życiem biologicznym.

    Marcin K.