Վիրուսաբանական բացահայտումները կարող են փոխել կենսաբանությունը

2024 Հեղինակ: Seth Attwood | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-16 16:07

Վիրուսները փոքրիկ, բայց «անհավանական հզոր արարածներ» են, առանց որոնց մենք չէինք գոյատևի: Նրանց ազդեցությունը մեր մոլորակի վրա անհերքելի է։ Նրանց գտնելը հեշտ է, գիտնականները շարունակում են բացահայտել նախկինում անհայտ վիրուսների տեսակները։ Բայց որքան գիտենք նրանց մասին: Ինչպե՞ս իմանանք, թե որն է առաջինը հետաքննել:

SARS-CoV-2 կորոնավիրուսը մեր մոլորակի վրա ապրող մի քանի միլիոն վիրուսներից ընդամենը մեկն է։ Գիտնականները արագորեն բացահայտում են բազմաթիվ նոր տեսակներ:

Մայա Բրեյթբարտը նոր վիրուսներ է որոնել աֆրիկյան տերմիտների բլուրներում, անտարկտիկական փոկերում և Կարմիր ծովում: Բայց, ինչպես պարզվեց, իսկապես ինչ-որ բան գտնելու համար նա պարզապես պետք է նայեր Ֆլորիդայի իր տան այգին: Այնտեղ՝ լողավազանի շուրջ, կարող եք գտնել Gasteracantha cancriformis տեսակի սարդերի սարդեր։

Նրանք ունեն վառ գույն և կլորացված սպիտակ մարմիններ, որոնց վրա նկատելի են սև բծեր և վեց կարմիր փշեր, որոնք նման են միջնադարի արտասովոր զենքին: Բայց այս սարդերի մարմինների ներսում Մայա Բրայթբարթին անակնկալ էր սպասվում. երբ Բրայթբարտը, գիտությանը անհայտ Սենտ Ֆլորիդայի համալսարանի վիրուսային էկոլոգիայի փորձագետ:

Ինչպես գիտեք, 2020 թվականից ի վեր մենք՝ հասարակ մարդիկ, զբաղված ենք միայն մեկ հատկապես վտանգավոր վիրուսով, որը հայտնի է բոլորին, սակայն կան բազմաթիվ այլ վիրուսներ, որոնք դեռևս չեն հայտնաբերվել։ Գիտնականների տվյալներով՝ մոտ 10³¹տարբեր վիրուսային մասնիկներ, ինչը տասը միլիարդ անգամ գերազանցում է դիտելի տիեզերքի աստղերի մոտավոր թիվը:

Այժմ պարզ է, որ էկոհամակարգերը և առանձին օրգանիզմները կախված են վիրուսներից: Վիրուսները փոքրիկ, բայց աներևակայելի հզոր արարածներ են, նրանք միլիոնավոր տարիների ընթացքում արագացրել են էվոլյուցիոն զարգացումը, նրանց օգնությամբ իրականացվել է գեների փոխանցում հյուրընկալող օրգանիզմների միջև: Ապրելով Համաշխարհային օվկիանոսներում՝ վիրուսները մասնատել են միկրոօրգանիզմները՝ դրանց պարունակությունը նետելով ջրային միջավայր և սննդային ցանցը հարստացնելով սննդանյութերով։ «Մենք չէինք գոյատևի առանց վիրուսների», - ասում է վիրուսաբան Քերթիս Սաթլը Բրիտանական Կոլումբիայի համալսարանից Վանկուվերում, Կանադա:

Վիրուսների տաքսոնոմիայի միջազգային կոմիտեն (ICTV) պարզել է, որ այս պահին աշխարհում կա 9110 առանձին տեսակի վիրուս, բայց դա ակնհայտորեն դրանց ընդհանուրի չնչին մասն է: Սա մասամբ պայմանավորված է նրանով, որ նախկինում վիրուսների պաշտոնական դասակարգումը գիտնականներից պահանջում էր մշակել վիրուսը ընդունող օրգանիզմում կամ նրա բջիջներում. այս գործընթացը ժամանակատար է և երբեմն թվում է անիրատեսական բարդ:

Երկրորդ պատճառն այն է, որ գիտական հետազոտությունների ընթացքում շեշտը դրվել է այն վիրուսների հայտնաբերման վրա, որոնք հիվանդություններ են առաջացնում մարդկանց կամ այլ կենդանի օրգանիզմների մեջ, որոնք որոշակի արժեք ունեն մարդու համար, օրինակ՝ դա վերաբերում է գյուղատնտեսական կենդանիներին և մշակաբույսերին։

Այնուամենայնիվ, ինչպես մեզ հիշեցրեց Covid-19 համաճարակը, կարևոր է ուսումնասիրել վիրուսները, որոնք կարող են փոխանցվել մի հյուրընկալ օրգանիզմից մյուսին, և դա հենց մարդկանց, ինչպես նաև ընտանի կենդանիների կամ մշակաբույսերի համար սպառնալիք է։

Վերջին տասնամյակի ընթացքում հայտնի վիրուսների թիվը կտրուկ աճել է հայտնաբերման տեխնոլոգիայի բարելավման, ինչպես նաև նոր տեսակի վիրուսների հայտնաբերման կանոնների վերջին փոփոխության շնորհիվ, ինչը հնարավորություն է տվել հայտնաբերել վիրուսներ՝ առանց դրանք մշակելու անհրաժեշտության: ընդունող օրգանիզմ։

Ամենատարածված մեթոդներից մեկը մետագենոմիկա է: Այն թույլ է տալիս գիտնականներին գենոմների նմուշներ հավաքել շրջակա միջավայրից՝ առանց դրանք մշակելու անհրաժեշտության: Նոր տեխնոլոգիաները, ինչպիսիք են վիրուսների հաջորդականությունը, ցուցակում ավելացրել են վիրուսների ավելի շատ անուններ, այդ թվում՝ մի քանիսը, որոնք զարմանալիորեն տարածված են, բայց դեռևս հիմնականում թաքնված են գիտնականներից:

«Հիմա հիանալի ժամանակ է նման հետազոտություններ անելու համար», - ասում է Մայա Բրայթբարտը: - Կարծում եմ, որ շատ առումներով այժմ ժամանակն է virome-ի [virome - բոլոր վիրուսների հավաքածուն, որոնք բնորոշ են առանձին օրգանիզմին, մոտավորապես Թարգմանել.]»:

Միայն 2020 թվականին ICTV-ն իր վիրուսների պաշտոնական ցուցակին ավելացրեց 1044 նոր տեսակ, ևս հազարավոր վիրուսներ սպասում են նկարագրության և մինչ այժմ անանուն: Գենոմների նման մեծ բազմազանության առաջացումը վիրուսաբաններին դրդեց վերանայել վիրուսների դասակարգման եղանակը և օգնեց պարզաբանել դրանց էվոլյուցիայի գործընթացը: Կա ամուր ապացույց, որ վիրուսները չեն ծագել մեկ աղբյուրից, այլ հայտնվել են մի քանի անգամ:

Այնուամենայնիվ, համաշխարհային վիրուսային համայնքի իրական չափը հիմնականում անհայտ է, ըստ վիրուսաբան Ջենս Կունի՝ ԱՄՆ Ալերգիայի և վարակիչ հիվանդությունների ազգային ինստիտուտից (NIAID) Ֆորտ Դետրիկում, Մերիլենդ. «Մենք իսկապես պատկերացում չունենք, որ դա տեղի է ունենում»:

Ամենուր և ամենուր

Ցանկացած վիրուս ունի երկու հատկություն. նախ՝ յուրաքանչյուր վիրուսի գենոմը պարփակված է սպիտակուցային ծածկույթի մեջ, և երկրորդ՝ յուրաքանչյուր վիրուս իր վերարտադրման նպատակով օգտագործում է օտար օրգանիզմ՝ լինի դա մարդ, սարդ, թե բույս: Բայց այս ընդհանուր սխեմայի անհամար տատանումներ կան:

Օրինակ, փոքրիկ ցիրկովիրուսներն ունեն ընդամենը երկու կամ երեք գեն, մինչդեռ զանգվածային միմիվիրուսները, որոնք ավելի մեծ են, քան որոշ բակտերիաներ, հարյուրավոր գեներ ունեն:

Օրինակ, կան բակտերիոֆագներ, որոնք ինչ-որ չափով նման են լուսնի վրա վայրէջքի ապարատին. այս բակտերիոֆագները վարակում են բակտերիաները: Եվ, իհարկե, մեր օրերում բոլորը գիտեն փշերով ցցված մարդասպան գնդակների մասին, որոնց պատկերներն այժմ ցավալիորեն ծանոթ են, թերևս, յուրաքանչյուր մարդու աշխարհի ցանկացած երկրում: Իսկ վիրուսներն ունեն նաև այս հատկանիշը՝ վիրուսների մի խումբն իր գենոմը պահպանում է ԴՆԹ-ի, իսկ մյուսը՝ ՌՆԹ-ի տեսքով։

Կա նույնիսկ բակտերիոֆագ, որն օգտագործում է այլընտրանքային գենետիկ այբուբեն, որտեղ կանոնական ACGT համակարգում A ազոտային բազան փոխարինվում է մեկ այլ մոլեկուլով, որը նշված է Z տառով [Ա տառը նշանակում է ազոտային հիմք «ադենին», որը նուկլեինի մի մասն է։ թթուներ (ԴՆԹ և ՌՆԹ); ACGT- ազոտային հիմքեր, որոնք կազմում են ԴՆԹ, մասնավորապես՝ A - ադենին, C - ցիտոզին, G - գուանին, T - թիմին, - մոտ. թարգմ.]։

Վիրուսներն այնքան տարածված են և ողողված, որ կարող են հայտնվել, նույնիսկ եթե գիտնականները դրանք չփնտրեն: Այսպիսով, օրինակ, Ֆրեդերիկ Շուլցն ընդհանրապես մտադիր չէր ուսումնասիրել վիրուսները, նրա գիտական հետազոտությունների ոլորտը կեղտաջրերից գենոմների հաջորդականությունն է: Որպես Վիեննայի համալսարանի ասպիրանտ՝ Շուլցն օգտագործել է մետագենոմիկա՝ բակտերիաներ հայտնաբերելու համար 2015թ. Այս մոտեցմամբ գիտնականները մեկուսացնում են մի շարք օրգանիզմների ԴՆԹ-ն, մանրացնում դրանք փոքր կտորների և հաջորդականացնում: Այնուհետև համակարգչային ծրագիրն այս կտորներից հավաքում է առանձին գենոմներ: Այս պրոցեդուրան հիշեցնում է իրար խառնված առանձին բեկորներից միանգամից մի քանի հարյուր գլուխկոտրուկներ հավաքելը։

Բակտերիաների գենոմների շարքում Շուլցը չէր կարող չնկատել վիրուսային գենոմի հսկայական հատվածը (ըստ երևույթին, քանի որ այս մասն ուներ վիրուսային ծրարի գեներ), որը ներառում էր 1,57 միլիոն բազային զույգ: Պարզվեց, որ այս վիրուսային գենոմը հսկա էր, այն վիրուսների խմբի մի մասն էր, որի անդամները հսկա վիրուսներ են և՛ գենոմի չափսով, և՛ բացարձակ չափերով (սովորաբար 200 նանոմետր և ավելի տրամագծով):Այս վիրուսը վարակում է ամեոբաները, ջրիմուռները և այլ նախակենդանիները՝ դրանով իսկ ազդելով ջրային էկոհամակարգերի, ինչպես նաև ցամաքի էկոհամակարգերի վրա։

Ֆրեդերիկ Շուլցը, որն այժմ մանրէաբան է ԱՄՆ-ի Էներգետիկայի դեպարտամենտի Համատեղ գենոմի ինստիտուտի Բերկլիում, Կալիֆորնիա, որոշեց փնտրել հարակից վիրուսներ մետագենոմիկ տվյալների բազաներում: 2020 թվականին իրենց հոդվածում Շուլցը և նրա գործընկերները նկարագրել են ավելի քան երկու հազար գենոմ այն խմբից, որը պարունակում է հսկա վիրուսներ։ Հիշեցնենք, որ նախկինում միայն 205 նման գենոմ էր ներառված հանրությանը հասանելի տվյալների բազաներում:

Բացի այդ, վիրուսաբանները նույնպես պետք է նայեին մարդու մարմնի ներսում՝ նոր տեսակներ փնտրելու համար։ Վիրուսի բիոինֆորմատիկայի մասնագետ Լուիս Կամարիլո-Գերերոն Հինքստոնի (Մեծ Բրիտանիա) Սենգերի ինստիտուտի գործընկերների հետ վերլուծել է մարդու աղիքային մետագենոմները և ստեղծել տվյալների բազա, որը պարունակում է ավելի քան 140,000 բակտերիոֆագ տեսակներ: Դրանց կեսից ավելին գիտությանը անհայտ էր։

Փետրվարին հրապարակված գիտնականների համատեղ ուսումնասիրությունը համընկել է այլ գիտնականների բացահայտումների հետ, որ վիրուսների ամենատարածված խմբերից մեկը, որը վարակում է մարդու աղիքային բակտերիաները, այն խումբն է, որը հայտնի է որպես crAssphage (անվանվել է 2014 թվականին այն հայտնաբերած խաչմերուկային ծրագրի պատվին):. Չնայած այս խմբում ներկայացված վիրուսների առատությանը, գիտնականները քիչ բան գիտեն այն մասին, թե ինչպես են այս խմբի վիրուսները մասնակցում մարդու միկրոբիոմին, ասում է Կամարիլո-Գերերոն, ով այժմ աշխատում է ԴՆԹ-ի հաջորդականացման Illumina ընկերությունում (Illumina-ն գտնվում է Քեմբրիջում, Մեծ Բրիտանիա):

Metagenomics-ը հայտնաբերել է բազմաթիվ վիրուսներ, բայց միևնույն ժամանակ, metagenomics-ն անտեսում է շատ վիրուսներ։ Տիպիկ մետագենոմներում ՌՆԹ վիրուսները հաջորդականացված չեն, ուստի Իռլանդիայի Կորկի Իռլանդիայի ազգային համալսարանի միկրոկենսաբան Քոլին Հիլլը և նրա գործընկերները որոնել են դրանք ՌՆԹ-ի տվյալների բազաներում, որոնք կոչվում են մետատրագրություններ:

Գիտնականները սովորաբար հղում են անում այս տվյալներին, երբ ուսումնասիրում են բնակչության գեները, այսինքն. այն գեները, որոնք ակտիվորեն փոխակերպվում են սուրհանդակային ՌՆԹ-ի [սուրհանդակ ՌՆԹ (կամ mRNA) կոչվում է նաև սուրհանդակ ՌՆԹ (mRNA) - մոտ. թարգմ.] մասնակցում է սպիտակուցների արտադրությանը. բայց այնտեղ կարելի է գտնել նաև ՌՆԹ վիրուսների գենոմները: Օգտագործելով հաշվողական տեխնիկա՝ տվյալներից հաջորդականություններ հանելու համար, թիմը հայտնաբերել է 1015 վիրուսային գենոմ տիղմի և ջրի նմուշների մետատրանկրիպտոմներում: Գիտնականների աշխատանքի շնորհիվ հայտնի վիրուսների մասին տեղեկատվությունը զգալիորեն ավելացել է միայն մեկ հոդվածի հայտնվելուց հետո։

Այս մեթոդների շնորհիվ հնարավոր է պատահաբար հավաքել բնության մեջ գոյություն չունեցող գենոմներ, սակայն դա կանխելու համար գիտնականները սովորել են օգտագործել վերահսկման մեթոդներ։ Բայց կան նաև այլ թույլ կողմեր. Օրինակ, չափազանց դժվար է առանձնացնել գենետիկական մեծ բազմազանությամբ վիրուսների որոշ տեսակներ, քանի որ համակարգչային ծրագրերի համար դժվար է միավորել տարբեր գեների հաջորդականությունները:

Այլընտրանքային մոտեցում է յուրաքանչյուր վիրուսային գենոմի հաջորդականությունը առանձին, ինչպես դա անում է միկրոկենսաբան Մանուել Մարտինես-Գարսիան՝ Իսպանիայի Ալիկանտեի համալսարանից: Ծովի ջուրը ֆիլտրերի միջով անցնելուց հետո նա մեկուսացրեց որոշ հատուկ վիրուսներ, ուժեղացրեց դրանց ԴՆԹ-ն և անցավ հաջորդականության:

Առաջին փորձից հետո նա գտել է 44 գենոմ։ Պարզվեց, որ դրանցից մեկը օվկիանոսում ապրող ամենատարածված վիրուսներից մեկի տեսակն է։ Այս վիրուսն այնքան մեծ գենետիկական բազմազանություն ունի (այսինքն՝ նրա վիրուսային մասնիկների գենետիկական բեկորներն այնքան տարբեր են տարբեր վիրուսային մասնիկների մեջ), որ նրա գենոմը երբեք չի հայտնվել մետագենոմիկայի հետազոտություններում։ Գիտնականներն այն անվանել են «37-F6»՝ լաբորատոր ափսեի վրա գտնվելու պատճառով։Այնուամենայնիվ, Մարտինես-Գարսիան կատակեց՝ հաշվի առնելով տեսադաշտում թաքնվելու գենոմի կարողությունը, այն պետք է կոչվեր 007 սուպերգործակալ Ջեյմս Բոնդի անունով:

Վիրուսների տոհմածառեր

Նման օվկիանոսային վիրուսները, ինչպես Ջեյմս Բոնդը, չունեն պաշտոնական լատիներեն անվանում, ինչպես որ վերջին տասնամյակում հայտնաբերված մի քանի հազար վիրուսային գենոմների մեծ մասը՝ մետագենոմիկայի միջոցով: Այս գենոմային հաջորդականությունները բարդ հարց են առաջադրել ICTV-ի համար. Արդյո՞ք մեկ գենոմը բավարար է վիրուսը անվանելու համար: Մինչև 2016 թվականը գործում էր հետևյալ կարգը. եթե գիտնականները ICTV-ի համար առաջարկում էին որևէ նոր տեսակի վիրուս կամ տաքսոնոմիկ խումբ, ապա, հազվադեպ բացառություններով, անհրաժեշտ էր մշակույթում ապահովել ոչ միայն այս վիրուսը, այլև հյուրընկալող օրգանիզմը: Բայց 2016 թվականին, բուռն բանավեճից հետո, վիրուսաբանները համաձայնեցին, որ մեկ գենոմը բավական կլինի:

Սկսեցին նոր վիրուսների և վիրուսների խմբերի դիմումներ գալ։ Բայց այս վիրուսների միջև էվոլյուցիոն հարաբերությունները երբեմն մնում են անհասկանալի: Վիրուսաբանները սովորաբար դասակարգում են վիրուսները՝ ելնելով նրանց ձևից (օրինակ՝ «երկար», «բարակ», «գլուխ և պոչ») կամ գենոմի (ԴՆԹ կամ ՌՆԹ, մեկ կամ կրկնակի շղթա), բայց այս հատկությունները մեզ զարմանալիորեն քիչ բան են ասում: իրենց ընդհանուր ծագման մասին։ Օրինակ, երկշղթա ԴՆԹ գենոմներով վիրուսները, ըստ երևույթին, առաջացել են առնվազն չորս տարբեր իրավիճակներում:

ICTV վիրուսների նախնական դասակարգումը (որը ենթադրում է, որ վիրուսների ծառը և բջջային կյանքի ձևերի ծառը գոյություն ունեն միմյանցից առանձին) ներառում էր էվոլյուցիոն հիերարխիայի միայն ստորին աստիճանները՝ սկսած տեսակներից և սեռերից մինչև այն մակարդակը, որը, համաձայն բազմաբջիջ կյանքի դասակարգումը, համարժեք է պրիմատներին կամ փշատերևներին: Չկային վիրուսների էվոլյուցիոն հիերարխիայի ավելի բարձր մակարդակներ: Եվ շատ վիրուսային ընտանիքներ գոյություն ունեին առանձին, առանց որևէ կապի այլ տեսակի վիրուսների հետ: Այսպիսով, 2018-ին ICTV-ն ավելացրեց ավելի բարձր կարգի մակարդակներ՝ դասակարգելու վիրուսները՝ դասեր, տեսակներ և ոլորտներ:

Վիրուսների դասակարգման ամենավերևում ICTV-ն դնում է խմբեր, որոնք կոչվում են «տիրույթներ» (տիրույթներ), որոնք «տիրույթների» անալոգներ են բջջային կյանքի ձևերի համար (բակտերիաներ, արխեաներ և էուկարիոտներ), այսինքն. ICTV-ն այլ բառ օգտագործեց երկու ծառերը տարբերելու համար: (Մի քանի տարի առաջ որոշ գիտնականներ առաջարկեցին, որ որոշ վիրուսներ, հավանաբար, կարող են տեղավորվել բջջային կյանքի ձևերի ծառի մեջ, բայց այս գաղափարը համատարած հավանություն չի ստացել):

ICTV-ն ուրվագծել է վիրուսի ծառի ճյուղերը և ՌՆԹ վիրուսներ հատկացրել Ռիբովիրիա կոչվող տարածաշրջանին; Ի դեպ, այս տարածքի մի մասն է կազմում SARS-CoV-2 վիրուսը և այլ կորոնավիրուսներ, որոնց գենոմները միաշղթա ՌՆԹ են։ Բայց հետո վիրուսաբանների հսկայական համայնքը ստիպված եղավ առաջարկել լրացուցիչ տաքսոնոմիկ խմբեր: Պարզապես պատահում է, որ էվոլյուցիոն կենսաբան Յուջին Կունինը Մերիլենդ նահանգի Բեթեսդա քաղաքի Կենսատեխնոլոգիայի տեղեկատվության ազգային կենտրոնից հավաքել է գիտնականների թիմ՝ վիրուսները դասակարգելու առաջին միջոցը գտնելու համար: Այդ նպատակով Կունինը որոշել է վերլուծել բոլոր վիրուսային գենոմները, ինչպես նաև վիրուսային սպիտակուցների վերաբերյալ ուսումնասիրությունների արդյունքները։

Նրանք վերակազմավորեցին Ռիբովիրիայի շրջանը և առաջարկեցին ևս երեք թագավորություններ։ Որոշ մանրամասների շուրջ հակասություններ են եղել, ասաց Կունինը, բայց 2020 թվականին համակարգումը հաստատվեց ICTV-ի անդամների կողմից առանց մեծ դժվարության: Եվս երկու ոլորտների կանաչ լույս տրվեց 2021 թվականին, ըստ Կունինի, բայց սկզբնական չորսը, հավանաբար, կմնան ամենամեծը: Ի վերջո, Կունինը առաջարկում է, որ թագավորությունների թիվը կարող է հասնել մինչև 25-ի:

Այս թիվը հաստատում է շատ գիտնականների կասկածը՝ վիրուսները ընդհանուր նախահայր չունեն։ «Բոլոր վիրուսների համար չկա մեկ նախահայր», - ասում է Կունինը: «Դա պարզապես գոյություն չունի»: Սա նշանակում է, որ վիրուսները հավանաբար մի քանի անգամ են հայտնվել Երկրի վրա կյանքի պատմության ընթացքում:Այսպիսով, մենք հիմք չունենք ասելու, որ վիրուսները նորից չեն կարող հայտնվել։ «Նոր վիրուսներ անընդհատ հայտնվում են բնության մեջ», - ասում է վիրուսաբան Մարտ Կրուպովիչը Փարիզի Պաստերի ինստիտուտից, ով ներգրավված է եղել ինչպես ICTV-ի որոշումների կայացման, այնպես էլ Կունին խմբի համակարգման վերաբերյալ հետազոտական աշխատանքում:

Վիրուսաբանները մի քանի վարկածներ ունեն ոլորտների պատճառների մասին: Թերևս տիրույթները ծագել են անկախ գենետիկական տարրերից Երկիր մոլորակի վրա կյանքի արշալույսին, նույնիսկ մինչև բջիջների ձևավորումը: Կամ գուցե նրանք թողել են ամբողջական բջիջներ, «փախել» դրանցից՝ հրաժարվելով բջջային մեխանիզմներից՝ իրենց գոյությունը նվազագույն մակարդակում պահպանելու համար։ Կունինը և Կրուպովիչը կողմ են հիբրիդային վարկածին, ըստ որի՝ այս առաջնային գենետիկ տարրերը «գողացել են» գենետիկական նյութը բջջից՝ վիրուսային մասնիկներ կառուցելու համար։ Քանի որ վիրուսների ծագման մասին շատ վարկածներ կան, միանգամայն հնարավոր է, որ կան դրանց ի հայտ գալու բազմաթիվ եղանակներ, ասում է վիրուսաբան Ջենս Կունը, ով աշխատել է ICTV հանձնաժողովում վիրուսների նոր համակարգման առաջարկով:

Չնայած այն հանգամանքին, որ վիրուսային և բջջային ծառերը տարբեր են, նրանց ճյուղերը ոչ միայն շոշափում են, այլև փոխանակում են գեները։ Այսպիսով, որտե՞ղ պետք է դասակարգվեն վիրուսները՝ կենդանի, թե անշունչ: Պատասխանը կախված է նրանից, թե ինչպես եք սահմանում «կենդանի»: Շատ գիտնականներ վիրուսը կենդանի էակ չեն համարում, իսկ մյուսները համաձայն չեն: «Ես հակված եմ հավատալու, որ նրանք կենդանի են», - ասում է կենսաինֆորմատիկայի գիտնական Հիրոյուկի Օգատան, ով Ճապոնիայի Կիոտոյի համալսարանում վիրուսների ուսումնասիրություն է իրականացնում: «Նրանք զարգանում են, ունեն գենետիկ նյութ՝ կազմված ԴՆԹ-ից և ՌՆԹ-ից: Եվ դրանք շատ կարևոր գործոն են բոլոր կենդանի էակների էվոլյուցիայի համար»:

Ներկայիս դասակարգումը լայնորեն ընդունված է և ներկայացնում է վիրուսների բազմազանությունը ընդհանրացնելու առաջին փորձը, թեև որոշ վիրուսաբաններ կարծում են, որ այն որոշ չափով անհստակ է: Տասնյակ վիրուսային ընտանիքներ դեռևս կապ չունեն որևէ ոլորտի հետ։ «Լավ նորությունն այն է, որ մենք փորձում ենք գոնե որոշակի կարգի բերել այս խառնաշփոթը», - ավելացնում է մանրէաբան Մանուել Մարտինես-Գարսիան:

Նրանք փոխեցին աշխարհը

Երկրի վրա ապրող վիրուսների ընդհանուր զանգվածը համարժեք է 75 միլիոն կապույտ կետերի։ Գիտնականները վստահ են, որ վիրուսները ազդում են սննդային ցանցերի, էկոհամակարգերի և նույնիսկ մեր մոլորակի մթնոլորտի վրա: Ըստ Կոլումբոսի Օհայոյի նահանգի համալսարանի շրջակա միջավայրի վիրուսաբանության մասնագետ Մեթյու Սալիվանի, գիտնականները գնալով ավելի շատ են հայտնաբերում վիրուսների նոր տեսակներ, իսկ հետազոտողները «բացահայտում են նախկինում անհայտ ուղիներ, որոնցով վիրուսներն ուղղակիորեն ազդում են էկոհամակարգերի վրա»: Գիտնականները փորձում են քանակականացնել այս վիրուսային ազդեցությունը:

«Այս պահին մենք չունենք որևէ պարզ բացատրություն տեղի ունեցող երևույթների համար», - ասում է Հիրոյուկի Օգատան:

Համաշխարհային օվկիանոսներում վիրուսները կարող են թողնել իրենց հյուրընկալող միկրոբները՝ արձակելով ածխածին, որը կվերամշակվի այլ արարածների կողմից, որոնք ուտում են այդ հյուրընկալող մանրէների ներքին մասը, իսկ հետո ածխաթթու գազ կազատեն: Սակայն վերջերս գիտնականները նաև եկել են այն եզրակացության, որ պայթող բջիջները հաճախ կուտակվում և սուզվում են Համաշխարհային օվկիանոսի հատակը՝ կապելով ածխածինը մթնոլորտից:

Մեթյու Սալիվանն ասաց, որ ցամաքում մշտական սառույցի հալումը ածխածնի առաջացման հիմնական աղբյուրն է, և վիրուսները, ըստ երևույթին, օգնում են ածխածնի արտազատմանը այս միջավայրում միկրոօրգանիզմներից: 2018 թվականին Սալիվանը և նրա գործընկերները նկարագրել են 1907 վիրուսային գենոմ և դրանց բեկորներ, որոնք հավաքվել են Շվեդիայում մշտական սառույցի հալման ժամանակ, ներառյալ սպիտակուցների գեները, որոնք կարող են ինչ-որ կերպ ազդել ածխածնի միացությունների քայքայման և, հնարավոր է, ջերմոցային գազերի վերածվելու գործընթացի վրա։.

Վիրուսները կարող են ազդել նաև այլ օրգանիզմների վրա (օրինակ՝ խառնել նրանց գենոմը):Օրինակ՝ վիրուսները հակաբիոտիկների դիմադրության գեներ են կրում մի բակտերիայից մյուսը, և ի վերջո կարող են գերակշռել դեղակայուն շտամները: Ըստ Լուիս Կամարիլո-Գերերոյի՝ ժամանակի ընթացքում նման գեների փոխանցումը կարող է լուրջ էվոլյուցիոն տեղաշարժեր առաջացնել որոշակի պոպուլյացիայի մեջ, և ոչ միայն բակտերիաներում: Այսպիսով, ըստ որոշ գնահատականների, մարդու ԴՆԹ-ի 8%-ը վիրուսային ծագում ունի: Այսպիսով, օրինակ, հենց վիրուսից մեր կաթնասունների նախնիները ստացել են պլասենցայի զարգացման համար անհրաժեշտ գենը:

Վիրուսների վարքագծի վերաբերյալ շատ հարցեր լուծելու համար գիտնականներին ավելին պետք կգա, քան իրենց գենոմը: Անհրաժեշտ է նաև գտնել վիրուսի հյուրընկալողներին։ Այս դեպքում թելադրանքը կարող է պահպանվել հենց վիրուսի մեջ. վիրուսը, օրինակ, կարող է պարունակել սեփական գենոմում հյուրընկալողի գենետիկական նյութի ճանաչելի հատված:

Մանրէաբան Մանուել Մարտինես-Գարսիան և նրա գործընկերները օգտագործել են միաբջիջ գենոմիկա՝ վերջերս հայտնաբերված 37-F6 վիրուսը պարունակող մանրէները հայտնաբերելու համար: Այս վիրուսի ընդունող օրգանիզմը Pelagibacter բակտերիան է, որն ամենատարածված և բազմազան ծովային օրգանիզմներից է։ Համաշխարհային օվկիանոսների որոշ շրջաններում Pelagibacter-ին բաժին է ընկնում նրա ջրերում ապրող բոլոր բջիջների գրեթե կեսը: Եթե 37-F6 վիրուսը հանկարծ անհետանա, շարունակում է Մարտինես-Գարսիան, ջրային օրգանիզմների կյանքը խիստ կխախտվի։

Գիտնականները պետք է պարզեն, թե ինչպես է այն փոխում իր հյուրընկալողին՝ կոնկրետ վիրուսի ազդեցության մասին ամբողջական պատկերացում կազմելու համար, բացատրում է էվոլյուցիոն էկոլոգ Ալեքսանդրա Ուորդենը Ocean Science Center-ից: Հելմհոլց (GEOMAR) Քիլում, Գերմանիա: Ուորդենն ուսումնասիրում է հսկա վիրուսները, որոնք կրում են ռոդոպսին կոչվող լյումինեսցենտ սպիտակուցի գեները:

Սկզբունքորեն, այս գեները կարող են օգտակար լինել նաև հյուրընկալող օրգանիզմների համար, օրինակ՝ էներգիայի փոխանցման կամ ազդանշանների փոխանցման նպատակներով, սակայն այս փաստը դեռ հաստատված չէ։ Որպեսզի պարզի, թե ինչ է տեղի ունենում ռոդոպսինի գեների հետ, Ալեքսանդրա Վորդենը նախատեսում է մշակել հյուրընկալող օրգանիզմը (հյուրընկալող) վիրուսի հետ միասին՝ ուսումնասիրելու այս զույգի (հյուրընկալող-վիրուսի) գործողության մեխանիզմը՝ միավորված մեկ համալիրի մեջ։ - «virocell»:

«Միայն բջջային կենսաբանության միջոցով դուք կարող եք ասել, թե որն է այս երևույթի իրական դերը և ինչպես է այն ազդում ածխածնի ցիկլի վրա», - ավելացնում է Ուորդենը:

Ֆլորիդայում գտնվող իր տանը Մայա Բրայթբարտը չէր մշակում Gasteracantha cancriformis սարդերից մեկուսացված վիրուսներ, բայց նրան հաջողվեց մեկ-երկու բան իմանալ դրանց մասին: Այս սարդերի մոտ հայտնաբերված երկու նախկինում անհայտ վիրուսները պատկանում են այն խմբին, որը Բրայթբարտը նկարագրել է որպես «զարմանալի» և բոլորը իրենց փոքրիկ գենոմի պատճառով. առաջինը ծածկագրում է սպիտակուցի ծածկույթի գենը, երկրորդը՝ վերարտադրվող սպիտակուցի գենը:

Քանի որ այս վիրուսներից մեկն առկա է միայն սարդի մարմնում, բայց ոչ նրա ոտքերում, Բրայթբարտը կարծում է, որ իրականում նրա գործառույթը զոհին վարակելն է, որը հետագայում ուտում է սարդը: Երկրորդ վիրուսը կարող է հայտնաբերվել սարդի մարմնի տարբեր հատվածներում՝ ձվերի և սերունդների ճիրաններում, ուստի Բրայթբարտը կարծում է, որ այս վիրուսը փոխանցվում է ծնողից սերունդ: Բրայթբարտի խոսքով՝ այս վիրուսն անվնաս է սարդի համար։

Այսպիսով, վիրուսները «իրականում ամենահեշտն են գտնելը», - ասում է Մայա Բրայթբարտը: Շատ ավելի դժվար է որոշել այն մեխանիզմը, որով վիրուսները ազդում են ընդունող օրգանիզմի կյանքի ցիկլի և էկոլոգիայի վրա։ Բայց նախ վիրուսաբանները պետք է պատասխանեն ամենադժվար հարցերից մեկին,- հիշեցնում է Բրայթբարտը.