Μήπως η ζωή προέρχεται από τους γιγαντιαίους ιούς; Τι ανακάλυψαν Ιάπωνες ερευνητές

Στην επιστήμη της βιολογίας, οι μεγάλες ανατροπές σπάνια έρχονται με τυμπανοκρουσίες. Συνήθως, εμφανίζονται αθόρυβα, κάτω από το μικροσκόπιο, κοιτάζοντας δείγματα από τα πιο απίθανα μέρη. Αυτό ακριβώς συνέβη πρόσφατα στην Ιαπωνία, όπου ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Τόκιο (TUS) εντόπισαν έναν νέο, παράξενο οργανισμό: τον Ushikuvirus.

Η ανακάλυψη αυτού του γιγαντιαίου ιού σε μια συνηθισμένη λίμνη στην περιοχή Ushiku της επαρχίας Ibaraki, δεν αποτελεί απλώς μια νέα καταχώρηση στη λίστα των ιογενών παραγόντων. Αντιθέτως, προσφέρει κρίσιμα στοιχεία για ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της ζωής στον πλανήτη: Πώς τα πρωτόγονα κύτταρα απέκτησαν πυρήνα και εξελίχθηκαν στις πολύπλοκες μορφές ζωής που βλέπουμε σήμερα, συμπεριλαμβανομένου του ανθρώπου.

Όταν οι ιοί γίνονται «γίγαντες»

Η ομάδα του καθηγητή Masaharu Takemura, η οποία έχει μακρά παράδοση στον εντοπισμό τέτοιων οργανισμών, απομόνωσε τον Ushikuvirus και προχώρησε σε πλήρη ανάλυση του γονιδιώματός του. Ο νέος ιός ανήκει στην οικογένεια των Marseilleviridae.

Για να γίνει αντιληπτή η διαφορά μεγέθους, αρκεί να σκεφτούμε πως οι συνηθισμένοι ιοί (όπως της γρίπης) είναι εξαιρετικά μικροί και διαθέτουν ελάχιστα γονίδια, βασιζόμενοι πλήρως στον ξενιστή τους. Οι «γιγαντιαίοι ιοί» (Nucleocytoplasmic Large DNA Viruses - NCLDVs), όπως ο Ushikuvirus, είναι τόσο μεγάλοι που μερικές φορές ξεπερνούν σε μέγεθος ακόμα και ορισμένα βακτήρια, ενώ το DNA τους είναι εξαιρετικά πλούσιο και περίπλοκο.

Ωστόσο, το εντυπωσιακό στοιχείο στον Ushikuvirus δεν είναι ο όγκος του, αλλά η εσωτερική του «μηχανική».

Το μυστικό κρύβεται στο «πακετάρισμα»

Η ερευνητική ομάδα, δημοσιεύοντας τα ευρήματά της στο έγκριτο περιοδικό Journal of Virology, εστίασε σε ένα συγκεκριμένο χαρακτηριστικό: Ο Ushikuvirus διαθέτει γονίδια που παράγουν ειδικές πρωτεΐνες, γνωστές ως ιστόνες (histones).

Στα ευκαρυωτικά κύτταρα (τα κύτταρα από τα οποία αποτελούνται τα φυτά και τα ζώα), οι ιστόνες λειτουργούν σαν καρούλια. Πάνω τους τυλίγεται το μακρύ νήμα του DNA ώστε να χωρέσει στον πυρήνα του κυττάρου και να παραμείνει οργανωμένο. Αυτή η διαδικασία είναι ζωτικής σημασίας για τη λειτουργία της ζωής.

Η ανάλυση έδειξε ότι ο Ushikuvirus δεν διαθέτει απλώς τυχαία θραύσματα γενετικού υλικού, αλλά έναν λειτουργικό μηχανισμό που του επιτρέπει να παράγει τις δικές του ιστόνες. Αυτό σημαίνει ότι ο ιός έχει την ικανότητα να «πακετάρει» το δικό του DNA με τρόπο που μιμείται εκπληκτικά τη δομή του DNA των δικών μας κυττάρων. Είναι σαν ο ιός να έχει το δικό του σύστημα αρχειοθέτησης πληροφορίας, ανεξάρτητο από αυτό του ξενιστή του.

Η υπόθεση της «Ιικής Ευκαρυογένεσης»

Γιατί όμως είναι τόσο σημαντικό αυτό το εύρημα; Εδώ τα πράγματα γίνονται εξαιρετικά ενδιαφέροντα για την εξελικτική βιολογία.

Μια από τις πιο τολμηρές θεωρίες για την προέλευση της ζωής, η «ιική ευκαρυογένεση», υποστηρίζει ότι ο πυρήνας των κυττάρων μας –το κέντρο ελέγχου μας– ίσως να μην εξελίχθηκε σταδιακά από το πουθενά. Αντίθετα, ίσως προήλθε από έναν αρχαίο γιγαντιαίο ιό που εισέβαλε σε ένα απλό κύτταρο (προκαρυωτικό) και αντί να το σκοτώσει, εγκαταστάθηκε μόνιμα στο εσωτερικό του, αναλαμβάνοντας τον έλεγχο του γενετικού υλικού.

Ο Ushikuvirus έρχεται να ενισχύσει αυτή τη θεωρία. Όταν μολύνει έναν ξενιστή (συνήθως μια αμοιβάδα), δημιουργεί μέσα στο κύτταρο ένα «ιικό εργοστάσιο». Αυτό το εργοστάσιο οργανώνεται, προστατεύεται και λειτουργεί με τρόπο που θυμίζει έντονα έναν πρωτόγονο κυτταρικό πυρήνα. Το γεγονός ότι χρησιμοποιεί εξειδικευμένες πρωτεΐνες (ιστόνες) για να δομήσει το DNA του, δείχνει ότι οι ιοί είχαν αναπτύξει εξελιγμένους μηχανισμούς οργάνωσης πολύ πριν εμφανιστούν τα σύνθετα ζώα.

Ένα παράθυρο στο παρελθόν

Ο καθηγητής Takemura και οι συνεργάτες του επισημαίνουν ότι η ανακάλυψη του Ushikuvirus μας δίνει μια μοναδική ευκαιρία να μελετήσουμε την εξέλιξη της χρωματίνης (του συμπλέγματος DNA και πρωτεϊνών).

Μελετώντας πώς αυτός ο ιός διαχειρίζεται το γενετικό του υλικό, οι επιστήμονες μπορούν να κατανοήσουν καλύτερα πώς ξεκίνησε η οργάνωση του DNA πριν από δισεκατομμύρια χρόνια. Ταυτόχρονα, ανοίγονται νέοι δρόμοι για την κατανόηση της βιολογίας των ιών γενικότερα, κάτι που αποκτά ιδιαίτερη βαρύτητα στη σύγχρονη εποχή όπου η ιολογία βρίσκεται στην πρώτη γραμμή της ιατρικής έρευνας.