تويت
عبر فحص الجينات من عينات أُخذت من بيئات متعددة، شملت لعاب الإنسان وبراز الحيوانات والبحيرات والمستشفيات والتربة وغير ذلك، اكتشف الباحثون مئات الأنواع من الفيروسات العملاقة ، يمتلك بعضها قدرات لم يسبق رؤيتها إلا في الحياة الخلوية.
اكتشف فريق دولي بقيادة علماء من جامعة كاليفورنيا- بيركلي، مجموعات جديدة بالكامل من العاثيات العملاقة (فيروسات تصيب البكتيريا)، وجمعوا 351 تسلسلًا جينيًا.
وجدوا ضمن العاثيات المُكتشفة جينات ترمز إلى أشياء غير متوقعة، اشتملت عضيات بناء خلوية تقرأ تعليمات الحمض النووي لبناء البروتينات وتنفذها، ما يُعرف بعملية الترجمة.
صرح عالما الأحياء الدقيقة (باسم الشايب) و(جيل بانفيلد) من جامعة كاليفورنيا بيركلي بأن تلك العاثيات تمتلك عددًا استثنائيًا من مكونات عضيات بناء البروتين غير الموجودة في الفيروس النمطي.
تتم عملية الترجمة هذه في المكونات الجزيئية المعروفة باسم الريبوسومات، وقد اكتشف الباحثون جينات ترمز لبعض مكوناتها، أي بروتينات الريبوسوم.
وقال عالم الأحياء الجرثومية (روهان ساشديفا) من جامعة كاليفورنيا بيركلي: «ما يُفرق عادة بين الحياة واللا حياة هو وجود الريبوسومات وقدرتها على الترجمة (تصنيع البروتين)، وذلك أحد الفروق الرئيسية بين الفيروسات والبكتيريا. تحتوي بعض العاثيات الكبيرة على الكثير من الريبوسومات، ما يعني تلاشي الفروق بين البكتيريا والفيروسات إلى حد ما».
وجد الفريق أيضًا تسلسلات لأنظمة (CRISPR) التي تستخدمها البكتيريا بوصفها جهازًا مناعيًا ضد الفيروسات، وهو نفس النظام الذي أضافه البشر لأغراض معالجة الجينات الخاصة بهم وتعديلها.
تحتوي جميع الفيروسات المكتشفة حديثًا على جينومات (تسلسلات وراثية) يزيد طولها على 200 ألف زوج قاعدي، في حين يبلغ طول جينوم العاثية المعتادة نحو 52 ألف زوج قاعدي.
كانت بعض جينومات العاثيات التي حددها الفريق البحثي ضخمة حقًا. أطلق الباحثون على نوع منها اسم العاثيات الضخمة (Whopperphage)، في حين أطلقوا على المجموعات التسع الجديدة الأخرى وصف (كبيرة) باللغات المختلفة للباحثين المشاركين.
قال الباحثان: «لا يقل حجم جينومات هذه العاثيات عن أربعة أضعاف حجم العاثية النمطية، أما أضخمها فيبلغ حجمه 15 ضعفًا، أي 735 ألف قاعدة من الحمض النووي».
يُعتقد أن هذه العاثيات الكبيرة تصيب بكتيريا (العصوانيات)، وهي مجموعة من البكتيريا المنتشرة على نطاق واسع في بيئتنا، من التربة حتى أمعائنا.
إن جينومات هذه العاثيات الضخمة كبيرة بما يكفي لمنافسة جينومات البكتريا الصغيرة، لكن (فيروسات الباندورا) التي تصيب الأميبا ما زالت تحمل لقب أكبر جينوم فيروسي بـ2.5 مليون زوج قاعدي.
وقال ساشديفا: «اكتُشفت عاثيات كبيرة من قبل، لكنها كانت عينات نادرة. ما وجدناه في هذا البحث هو كونها منتشرة جدًا، وموجودة في كل مكان تقريبًا».
تمامًا كالعاثيات الأخرى، تحقن هذه العاثيات العملاقة حمضها النووي في مضيفها البكتيري، وتسيطر على آلية نسخ الجينات الخاصة به لعمل نسخ من نفسها.
يظن الباحثون أنه في أثناء حدوث ذلك، تستخدم العاثيات العملاقة أيضًا بعض جيناتها الإضافية لعرقلة المراحل المبكرة لتصنيع البروتين داخل البكتيريا، وتحويل إنتاج البروتين ليناسب احتياجاتها الخاصة، وقد لوحظت هذه السيطرة على تخليق البروتين في الفيروسات الحيوانية.
أوضح الشايب أن العاثيات العملاقة تستخدم نظام (CRISPR) الخاص بها في التنافس على إصابة نفس البكتيريا المضيفة. وأظهرت دراسة سابقة كيف تستخدم بعض العاثيات هذا النظام لإبطال تدابير المناعة المضادة التي قد تستخدمها البكتيريا المضيفة ضدها.
قال بانفيلد: «بالنظر إلى هذه الجينومات الكبيرة، نجد أن تلك العاثيات قد اكتسبت الكثير من الجينات والأساليب المختلفة، التي يمكننا توقع بعضها. أما بعضها الآخر فلا نستطيع استخدامه للسيطرة الحقيقية على وظيفة المُضيف البكتيري في أثناء العدوى».
في حين نتعلم المزيد عن الروابط المشتركة بين صحتنا الجسدية والعقلية والجراثيم التي تشاركنا أجسادنا وبيئاتنا، أصبح من الواضح أن ما يؤثر في تلك الجراثيم قد يؤثر فينا بقوة أيضًا.
قال الشايب: «من المعروف أن العاثيات تنقل الجينات المسؤولة عن إنتاج السموم البكتيرية ومقاومة المضادات الحيوية بين البكتيريا، ما يساهم في تفاقم خطورتها المرضية. نظرًا إلى وجود بكتيريا ضارة وأخرى مفيدة تعيش على أجسامنا وبداخلها، فإن فهم أنواع العاثيات التي تتعايش مع هذه البكتريا في البشر والحيوانات وكيفية تأثيرها على تلك البيئات هو أمر ذو قيمة كبيرة».
يقترح الباحثون أن أنظمة (CRISPR) المثيرة للاهتمام التي تمتلكها بعض تلك العاثيات، يمكنها مساعدتنا على السيطرة على الجراثيم الخاصة بنا، من طريق تغيير وظيفة البكتيريا أو القضاء على الخطرة منها.
يأمل الباحثون في تنشئة بعض هذه العاثيات الضخمة في المختبر، لمعرفة المزيد عن أنظمة (CRISPR) المرتبطة بها، واكتشاف أدوارها واختبار فائدة تعديل الجينوم.
يقترح عالم الكيمياء الحيوية غير المشارك في الدراسة (كريستوف ويجل)، أن البحث يقدم سندًا قويًا للنظر إلى الفيروسات بوصفها خلايا حية.
أوضح بانفيلد أن هذه العاثيات الضخمة تسد الفجوة بين العاثيات البكتيرية غير الحية والبكتيريا العتيقة (الأركيا).
ربما توجد استراتيجيات ناجحة، هجينة بين ما نعتقد أنه فيروسات تقليدية وبين الكائنات الحية التقليدية.
مهما كانت هذه الإضافة الضخمة لمعرفتنا بالتنوع الحيوي الفيروسي، فإنها تثير بالفعل مزيدًا من النقاش حول معنى أن تكون حيًا.
اكتشف فريق دولي بقيادة علماء من جامعة كاليفورنيا- بيركلي، مجموعات جديدة بالكامل من العاثيات العملاقة (فيروسات تصيب البكتيريا)، وجمعوا 351 تسلسلًا جينيًا.
وجدوا ضمن العاثيات المُكتشفة جينات ترمز إلى أشياء غير متوقعة، اشتملت عضيات بناء خلوية تقرأ تعليمات الحمض النووي لبناء البروتينات وتنفذها، ما يُعرف بعملية الترجمة.
صرح عالما الأحياء الدقيقة (باسم الشايب) و(جيل بانفيلد) من جامعة كاليفورنيا بيركلي بأن تلك العاثيات تمتلك عددًا استثنائيًا من مكونات عضيات بناء البروتين غير الموجودة في الفيروس النمطي.
تتم عملية الترجمة هذه في المكونات الجزيئية المعروفة باسم الريبوسومات، وقد اكتشف الباحثون جينات ترمز لبعض مكوناتها، أي بروتينات الريبوسوم.
وقال عالم الأحياء الجرثومية (روهان ساشديفا) من جامعة كاليفورنيا بيركلي: «ما يُفرق عادة بين الحياة واللا حياة هو وجود الريبوسومات وقدرتها على الترجمة (تصنيع البروتين)، وذلك أحد الفروق الرئيسية بين الفيروسات والبكتيريا. تحتوي بعض العاثيات الكبيرة على الكثير من الريبوسومات، ما يعني تلاشي الفروق بين البكتيريا والفيروسات إلى حد ما».
وجد الفريق أيضًا تسلسلات لأنظمة (CRISPR) التي تستخدمها البكتيريا بوصفها جهازًا مناعيًا ضد الفيروسات، وهو نفس النظام الذي أضافه البشر لأغراض معالجة الجينات الخاصة بهم وتعديلها.
تحتوي جميع الفيروسات المكتشفة حديثًا على جينومات (تسلسلات وراثية) يزيد طولها على 200 ألف زوج قاعدي، في حين يبلغ طول جينوم العاثية المعتادة نحو 52 ألف زوج قاعدي.
كانت بعض جينومات العاثيات التي حددها الفريق البحثي ضخمة حقًا. أطلق الباحثون على نوع منها اسم العاثيات الضخمة (Whopperphage)، في حين أطلقوا على المجموعات التسع الجديدة الأخرى وصف (كبيرة) باللغات المختلفة للباحثين المشاركين.
قال الباحثان: «لا يقل حجم جينومات هذه العاثيات عن أربعة أضعاف حجم العاثية النمطية، أما أضخمها فيبلغ حجمه 15 ضعفًا، أي 735 ألف قاعدة من الحمض النووي».
يُعتقد أن هذه العاثيات الكبيرة تصيب بكتيريا (العصوانيات)، وهي مجموعة من البكتيريا المنتشرة على نطاق واسع في بيئتنا، من التربة حتى أمعائنا.
إن جينومات هذه العاثيات الضخمة كبيرة بما يكفي لمنافسة جينومات البكتريا الصغيرة، لكن (فيروسات الباندورا) التي تصيب الأميبا ما زالت تحمل لقب أكبر جينوم فيروسي بـ2.5 مليون زوج قاعدي.
وقال ساشديفا: «اكتُشفت عاثيات كبيرة من قبل، لكنها كانت عينات نادرة. ما وجدناه في هذا البحث هو كونها منتشرة جدًا، وموجودة في كل مكان تقريبًا».
تمامًا كالعاثيات الأخرى، تحقن هذه العاثيات العملاقة حمضها النووي في مضيفها البكتيري، وتسيطر على آلية نسخ الجينات الخاصة به لعمل نسخ من نفسها.
يظن الباحثون أنه في أثناء حدوث ذلك، تستخدم العاثيات العملاقة أيضًا بعض جيناتها الإضافية لعرقلة المراحل المبكرة لتصنيع البروتين داخل البكتيريا، وتحويل إنتاج البروتين ليناسب احتياجاتها الخاصة، وقد لوحظت هذه السيطرة على تخليق البروتين في الفيروسات الحيوانية.
أوضح الشايب أن العاثيات العملاقة تستخدم نظام (CRISPR) الخاص بها في التنافس على إصابة نفس البكتيريا المضيفة. وأظهرت دراسة سابقة كيف تستخدم بعض العاثيات هذا النظام لإبطال تدابير المناعة المضادة التي قد تستخدمها البكتيريا المضيفة ضدها.
قال بانفيلد: «بالنظر إلى هذه الجينومات الكبيرة، نجد أن تلك العاثيات قد اكتسبت الكثير من الجينات والأساليب المختلفة، التي يمكننا توقع بعضها. أما بعضها الآخر فلا نستطيع استخدامه للسيطرة الحقيقية على وظيفة المُضيف البكتيري في أثناء العدوى».
في حين نتعلم المزيد عن الروابط المشتركة بين صحتنا الجسدية والعقلية والجراثيم التي تشاركنا أجسادنا وبيئاتنا، أصبح من الواضح أن ما يؤثر في تلك الجراثيم قد يؤثر فينا بقوة أيضًا.
قال الشايب: «من المعروف أن العاثيات تنقل الجينات المسؤولة عن إنتاج السموم البكتيرية ومقاومة المضادات الحيوية بين البكتيريا، ما يساهم في تفاقم خطورتها المرضية. نظرًا إلى وجود بكتيريا ضارة وأخرى مفيدة تعيش على أجسامنا وبداخلها، فإن فهم أنواع العاثيات التي تتعايش مع هذه البكتريا في البشر والحيوانات وكيفية تأثيرها على تلك البيئات هو أمر ذو قيمة كبيرة».
يقترح الباحثون أن أنظمة (CRISPR) المثيرة للاهتمام التي تمتلكها بعض تلك العاثيات، يمكنها مساعدتنا على السيطرة على الجراثيم الخاصة بنا، من طريق تغيير وظيفة البكتيريا أو القضاء على الخطرة منها.
يأمل الباحثون في تنشئة بعض هذه العاثيات الضخمة في المختبر، لمعرفة المزيد عن أنظمة (CRISPR) المرتبطة بها، واكتشاف أدوارها واختبار فائدة تعديل الجينوم.
يقترح عالم الكيمياء الحيوية غير المشارك في الدراسة (كريستوف ويجل)، أن البحث يقدم سندًا قويًا للنظر إلى الفيروسات بوصفها خلايا حية.
أوضح بانفيلد أن هذه العاثيات الضخمة تسد الفجوة بين العاثيات البكتيرية غير الحية والبكتيريا العتيقة (الأركيا).
ربما توجد استراتيجيات ناجحة، هجينة بين ما نعتقد أنه فيروسات تقليدية وبين الكائنات الحية التقليدية.
مهما كانت هذه الإضافة الضخمة لمعرفتنا بالتنوع الحيوي الفيروسي، فإنها تثير بالفعل مزيدًا من النقاش حول معنى أن تكون حيًا.