اكتشاف 30000 فيروس جديد مختبئ في الحمض النووي للميكروبات!

توصل فريق من الباحثين إلى اكتشاف مذهل أثناء تحليل جينومات الميكروبات الوحيدة الخلية: "إخفاء" آلاف الفيروسات غير المعروفة سابقا داخل الحمض النووي لهذه الميكروبات.

ووجد الباحثون الحمض النووي لأكثر من 30 ألف فيروس مدمج في جينومات مختلفة من الميكروبات الوحيدة الخلية، حسبما أفادوا في دراسة جديدة. ويشرحون أن الحمض النووي الفيروسي قد يمكّن الخلية المضيفة من تكرار فيروسات وظيفية كاملة.

ويقول المعد الرئيسي كريستوفر بيلاس، عالم البيئة الذي يدرس الفيروسات في جامعة إنسبروك في النمسا: "لقد فوجئنا كثيرا بعدد الفيروسات التي وجدناها من خلال هذا التحليل. في بعض الحالات، تبين أن ما يصل إلى 10% من الحمض النووي للميكروب يتكون من فيروسات مخفية".

ولا يبدو أن هذه الفيروسات تصيب مضيفيها، كما يقول الباحثون، وقد تكون مفيدة. وتشبه بعض الفيروسات الجديدة العاثيات الفيروسية، وهي نوع من الفيروسات التي تصيب فيروسات ممرضة أخرى تحاول إصابة خليتها المضيفة.

ويقول بيلاس: "لم يتضح بعد سبب وجود الكثير من الفيروسات في جينومات الميكروبات. أقوى فرضية لدينا هي أنها تحمي الخلية من الإصابة بفيروسات خطيرة".

ويعني العيش على الأرض مواجهة الفيروسات، الكيانات البيولوجية الأكثر وفرة على كوكب الأرض، والتي تصيب بشكل جماعي كل نوع من أشكال الحياة. إنها متنوعة للغاية، وتستخدم العديد من التكتيكات المختلفة لاستغلال المضيف الخلوي.

وبغض النظر عن المناقشات الدلالية حول ما إذا كانت الفيروسات على قيد الحياة، فإنها بالتأكيد تدخل نفسها في حياة الكائنات الحية الأخرى. حتى أن البعض يتكاثر بإضافة حمضه النووي إلى خلية مضيفة ويصبح جزءا من جينومها.

وعندما يحدث ذلك في خلية جرثومية، يمكن أن يؤدي إلى عناصر فيروسية داخلية (EVEs)، أو DNA فيروسي ينتقل من جيل إلى آخر في نوع مضيف.

ووجد العلماء عدوى فيروس العقاقير في مجموعة واسعة من الكائنات الحية، بما في ذلك الحيوانات والنباتات والفطريات. وتحمل الثدييات مجموعة متنوعة من الشظايا الفيروسية في حمضها النووي، على سبيل المثال، وحوالي 8% من الجينوم البشري يتكون من DNA من عدوى فيروسية قديمة.

ويشرح معدو الدراسة أن معظم هذه لم تعد تعمل وتعتبر "أحافير جينية". وتشير الأبحاث إلى أن العناصر الفيروسية الذاتية يمكن أن تكون متكيفة في البشر والكائنات الحية الأخرى، على الرغم من أنها قد تساعد في درء الفيروسات الحديثة.

ويشير الباحثون إلى أن هذا صحيح بالنسبة للعديد من حقيقيات النوى وحيدة الخلية، مشيرين إلى أن هذه الميكروبات عادة ما تُصاب بالفيروسات العملاقة وتقتلها.

وإذا كانت العاثيات تعيش بالفعل في خلية مضيفة، فيمكنها إعادة برمجة فيروس عملاق لبناء العاثيات بدلا من تكرار نفسها، ما قد ينقذ المضيف.

ووفقا للدراسة الجديدة، فإن الحمض النووي للفيروسات المكتشفة حديثا يشبه الحمض النووي للعاثيات، ما يشير إلى أن الميكروبات قد تتمتع ببعض الحماية من الفيروسات العملاقة بفضل الفيروسات "المدمجة" الموجودة في جينوماتها.

وكتب الباحثون أن دراسة EVEs حتى الآن ركزت بشكل أساسي على الحيوانات والنباتات، مع القليل من الاهتمام بالطلائعيات - أي كائنات حقيقية النواة ليست حيوانات أو نباتات أو فطريات - على الرغم من أنها تمثل غالبية التنوع البيولوجي حقيقي النواة على الأرض.

ولم يكن اكتشاف آلاف الفيروسات الجديدة المخبأة في الحمض النووي للميكروبات هو الهدف الأصلي لبيلاس وزملائه، الذين خططوا لدراسة مجموعة جديدة من الفيروسات التي عثروا عليها في مياه جوسينكولسي، وهي بحيرة جبلية في ولاية تيرول النمساوية.

ويقول بيلاس: "في البداية، أردنا العثور على أصل "الفيروسات الشبيهة ببولينتون" من خلال دراستنا. ومع ذلك، لم نكن نعرف الكائنات الحية التي عادة ما تصاب بهذه الفيروسات. لهذا السبب أجرينا دراسة واسعة النطاق لاختبار جميع الميكروبات التي يُعرف تسلسل الحمض النووي الخاص بها".

للقيام بذلك، طلبوا المساعدة من "Leo"، وهي مجموعة حاسوبية عالية الأداء في جامعة إنسبروك يمكنها تحليل كميات هائلة من البيانات بكفاءة.

ولاحظ الباحثون الجينات المأخوذة من العاثيات الفيروسية والفيروسات الأخرى في العديد من جينومات الميكروبات، وقرر الباحثون إجراء مزيد من التحقيقات، باستخدام Leo لتحليل جميع مجموعات مسودة الجينوم المتاحة للجمهور من الطلائعيات بشكل منهجي.

ووجدوا أن العناصر الفيروسية الذاتية "مخبأة في مناطق متكررة يصعب تجميعها من جينومات أحادية الخلية حقيقية النواة"، كما كتبوا، مشيرين إلى أن الآلاف من الفيروسات المتكاملة في بعض الأنواع تشير إلى أن الفيروسات تشكل مجموعة كبيرة لم يتم التعرف عليها من قبل من الجينومات الأولية.

ووجدت الدراسة أيضا دليلا على أن العديد من العناصر الفيروسية الذاتية ليست مجرد أحافير جينية، بل فيروسات وظيفية، كما كتب الباحثون "ما يشير إلى أن المصفوفات المتنوعة من هذه العناصر قد تكون جزءا من نظام مضيف مضاد للفيروسات".

نُشرت الدراسة في مجلة Proceedings of the National Academy of Sciences.