Οι επιστήμονες στην Ιαπωνία ανακάλυψαν έναν μέχρι πρότινος άγνωστο γιγάντιο ιό, προσφέροντας νέες γνώσεις για αυτήν την αινιγματική κατηγορία ιών – και ενδεχομένως για την προέλευση της πολυκυτταρικής ζωής.
Ο ιός βρέθηκε να μολύνει μια αμοιβάδα σε μια γλυκιά λίμνη κοντά στο Τόκιο, αναφέρουν οι ερευνητές. Τον ονόμασαν «ushikuvirus» από τη λίμνη Ushiku-numa στην επαρχία Ibaraki.
Οι γιγάντιοι ιοί είχαν σε μεγάλο βαθμό παραβλεφθεί κατά τον πρώτο αιώνα της σύγχρονης ιολογίας, καθώς οι πρώτες ανακαλύψεις συχνά θεωρούνταν βακτήρια λόγω του μεγέθους τους. Παρόλο που μέχρι πρόσφατα γνωρίζαμε ελάχιστα γι’ αυτούς, σήμερα ξέρουμε ότι οι γιγάντιοι ιοί βρίσκονται παντού γύρω μας.
Οι ιοί γενικά θεωρούνται οι πιο άφθονοι βιολογικοί οργανισμοί στη Γη και ταυτόχρονα οι πιο αινιγματικοί. Η εξελικτική τους ιστορία παραμένει ασαφής και εξακολουθεί να υπάρχει αμφιβολία αν θεωρούνται ζωντανοί οργανισμοί.
Ακόμη κι αν δεν είναι ζωντανοί, οι ιοί ασκούν τεράστια επιρροή σε κάθε μορφή ζωής, συμπεριλαμβανομένου και του ανθρώπου. Αυτό δεν περιορίζεται μόνο στο να «υποκαταλαμβάνουν» τα κύτταρα και να προκαλούν ασθένειες, αλλά περιλαμβάνει και την παρέμβαση στην εξέλιξη των οργανισμών.
Οι ιοί μπορούν να διευκολύνουν την οριζόντια μεταφορά γονιδίων μεταξύ ζωντανών οργανισμών και ορισμένοι, γνωστοί ως ρετροιοί, εισάγουν το DNA τους στο γονιδίωμα των ξενιστών. Αν αυτό συμβεί στα γεννητικά κύτταρα, το ιικό DNA μπορεί να κληρονομηθεί στους απογόνους.
Στην πραγματικότητα, αρχαία υπολείμματα ρετροϊών αποτελούν έως και το 8% του ανθρώπινου γονιδιώματος, με οφέλη. Το ιικό DNA ίσως έδωσε στους πρώτους σπονδυλωτούς την ικανότητα να παράγουν μυελίνη και ήταν καθοριστικό για την εξέλιξη του πλακούντα.
Πιο παλιά, οι ιοί μπορεί να πυροδότησαν μια ακόμη μεγαλύτερη και πιο μυστηριώδη καινοτομία: το εξελικτικό άλμα από τα προκαρυωτικά κύτταρα (μονοκύτταρους οργανισμούς) στα ευκαρυωτικά (πολυκύτταρους οργανισμούς).
Τα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν συνήθως έναν πυρήνα με μεμβράνη, που αποτελεί μια «χαώδη διαφορά σχεδίασης» σε σχέση με τα πυρήνα-ελεύθερα προκαρυωτικά κύτταρα. Δεν είναι σαφές πώς έγινε αυτή η δραματική αλλαγή, αλλά μια ενδιαφέρουσα θεωρία υποστηρίζει ότι οι πυρήνες προήλθαν από ιούς.
Αυτή η θεωρία, γνωστή ως ιογενής ευκαρυογένεση, προτάθηκε για πρώτη φορά το 2001 από τον μοριακό βιολόγο Masaharu Takemura του Tokyo University of Science. Υποστήριξε ότι ο πυρήνας των ευκαρυωτικών κυττάρων προέκυψε από έναν μεγάλο DNA ιό, όπως ένας ιός της οικογένειας poxvirus, που μόλυνε κάποιον αρχαίο προκαρυώτη.
Αντί να προκαλέσει καταστροφή, ο ιός εγκαταστάθηκε στο κυτταρόπλασμα, απέκτησε σταδιακά σημαντικά γονίδια από τον ξενιστή και τελικά μετατράπηκε σε κυτταρικό πυρήνα.
Η θεωρία αυτή ενισχύθηκε με την ανακάλυψη το 2003 γιγάντιων ιών που περιέχουν DNA και σχηματίζουν «εργοστάσια ιών» μέσα στα κύτταρα ξενιστές. Αυτά τα εργοστάσια μερικές φορές περιβάλλονται από μεμβράνη και μοιάζουν πολύ με τους πυρήνες των ευκαρυωτικών κυττάρων.
Οι επιστήμονες έχουν πλέον βρει διάφορους γιγάντιους ιούς, όπως είδη της οικογένειας Mamonoviridae και τον στενά συγγενικό clandestinovirus, που μολύνουν ορισμένες αμοιβάδες. Οι γιγάντιοι ιοί είναι πολύ ποικίλοι και δύσκολο να απομονωθούν, οπότε μια νέα ανακάλυψη όπως ο ushikuvirus είναι σημαντική.
Ο Takemura συνεχίζει να μελετά την ιογενή ευκαρυογένεση μετά από ένα τέταρτο αιώνα και συμμετείχε στην ομάδα που περιέγραψε τον ushikuvirus στη νέα μελέτη.
«Οι γιγάντιοι ιοί μπορούν να θεωρηθούν ένας θησαυρός του οποίου ο κόσμος δεν έχει ακόμη κατανοηθεί πλήρως», λέει ο Takemura. «Ένα από τα μελλοντικά δυνατά αποτελέσματα αυτής της έρευνας είναι να προσφέρει στην ανθρωπότητα μια νέα οπτική που συνδέει τον κόσμο των ζωντανών οργανισμών με τον κόσμο των ιών».
Ο ushikuvirus μολύνει αμοιβάδες της Vermamoeba (Vermamoeba vermiformis), όπως και ο clandestinovirus, ενώ το σχήμα του και η επιφάνεια με τις ακίδες του θυμίζουν τους medusaviruses.
Ταυτόχρονα, ξεχωρίζει από άλλους γιγάντιους ιούς. Αναγκάζει τα κύτταρα-ξενιστές να μεγαλώνουν ασυνήθιστα, και οι ακίδες του έχουν μοναδικά καπάκια και ινώδεις δομές. Αντί να διατηρεί τον πυρήνα του ξενιστή και να αναπαράγεται μέσα του, όπως κάνουν ο clandestinovirus και οι medusaviruses, ο ushikuvirus σχηματίζει εργοστάσιο ιών και καταστρέφει τη μεμβράνη του πυρήνα.
Αυτές οι ομοιότητες και διαφορές είναι πολύτιμες, καθώς βοηθούν τους επιστήμονες να ανασυνθέσουν την εξελικτική ιστορία των γιγάντιων ιών. Ο Takemura και οι συνάδελφοί του ελπίζουν να μάθουν πώς και γιατί διαφοροποιήθηκαν τόσο πολύ αυτοί οι ιοί και ποιο ρόλο έπαιξαν στην εμφάνιση των ευκαρυωτικών, όπως εμείς.
«Η ανακάλυψη ενός νέου ιού σχετιζόμενου με την οικογένεια Mamonoviridae, του ‘ushikuvirus’, που έχει διαφορετικό ξενιστή, αναμένεται να αυξήσει τις γνώσεις και να προκαλέσει συζήτηση σχετικά με την εξέλιξη και τη φυλογενετική της οικογένειας Mamonoviridae», λέει ο Takemura.
«Ως αποτέλεσμα, πιστεύεται ότι θα μπορέσουμε να προσεγγίσουμε τα μυστήρια της εξέλιξης των ευκαρυωτικών οργανισμών και των γιγάντιων ιών», προσθέτει.
