Canlı bir hücreyi bir virüsle karşılaştırmak, Sistine Şapeli’ni arka bahçedeki bir köpek kulübesiyle karşılaştırmak gibi bir şey. Canlı hücrelerin karmaşık mekanizmasından yoksun olan virüsler, biyolojiyi aşırı bir seviyeye indirgenmiş olarak temsil eder. Onlar biyolojik dünyanın gerçek minimalistleri.

Bununla birlikte, viroloji alanı, mimari açıdan basit ama gizemli bu varlıklar hakkında cevaplanmamış sorularla dolup taşıyor. Yeni araştırmada, Arizona Eyalet Üniversitesi’nde moleküler virolog olan Arvind Varsani, belirli bir virüs sınıfını keşfetmek için prestijli bir uluslararası ekibe katılıyor ve viral evrimin karmaşıklıklarını ortaya çıkaran genetik parçaları ortaya çıkarıyor.

Yeni çalışma, dairesel Rep kodlayan tek sarmallı (CRESS) DNA virüslerinin evrimsel dinamiklerini inceliyor. Bulgular, yaşamın üç hücresel alanını da enfekte eden bu geniş tek sarmallı DNA virüsleri sınıfının, genetik bileşenlerini, tek bir atasal olaya kadar izlenemeyen karmaşık evrimsel süreçler yoluyla elde ettiğini göstermektedir. Daha ziyade, virüsler, bakteriyel, arkeal ve ökaryotik hücrelerin yanı sıra plazmidler olarak bilinen dairesel parazitik replikonlar ve transpozonlar gibi diğer hareketli genetik elementler de dahil olmak üzere birçok kaynaktan genetik materyali kendine mal eden takıntılı borçlulardır.

CRESS DNA virüsleri gibi bir grup hareketli element, tek bir ortak evrimsel ata veya atasal gruptan daha fazla ortaya çıktığında, polifiletik olarak bilinirler. Bu fenomen viral dünyada yaygındır ve araştırmacılar için hem zorluklar hem de fırsatlar sunar, çünkü bu geniş alanın tanımları, taksonomileri ve evrimsel yörüngeleri güçlü yeni tekniklerin yardımıyla yeniden gözden geçirilir.

Farklı virüsler ve hücre kaynaklı genetik parçacıklar arasında genetik bilginin rastgele paylaşımının daha iyi anlaşılması, bir gün, bazıları insan refahı ve mahsul verimi üzerinde yıkıcı etkileri olan bu parazit varlıkları kontrol etme çabalarını iyileştirebilir.

Bu tür keşifler aynı zamanda dünyanın en eski yaşamının kökenlerine yeni bir ışık tutma ve hücre temelli yaşamın gezegenin şaşırtıcı virüs dizisiyle (virom olarak adlandırılır) nasıl bir arada var olduğu sorusunu çözme potansiyeline sahiptir.

Varsani, “Son on yılda, metagenomik yaklaşımlar kullanarak çeşitli ekosistemlerde virüsler keşfediyoruz ve sonuç olarak CRESS DNA virüs veritabanlarını dolduruyoruz” diyor. “Bu, CRESS DNA virüsleri için küresel bir analizin yolunu açtı ve bu ve diğer ilgili virüslerin kökeni hakkında fikir verdi.”

Varsani, Evrim Mekanizmaları için Biyotasarım Merkezi, Temel ve Uygulamalı Mikrobiyomik Merkezi’nin yanı sıra ASU’nun Yaşam Bilimleri Okulu’nda araştırmacıdır.

Mikroplar, tek hücreli atalarımızın viral DNA’yı kendi genetik kodlarına nasıl karıştırdıklarına ışık tutuyor. Çalışma, tatlı su ortamlarında bulunan tek hücreli bir parazit olan Amoebidium adlı bir mikroba odaklandı. Queen Mary’nin Biyolojik ve Davranış Bilimleri Okulu’nda Kıdemli Öğretim Görevlisi olan Dr. Alex de Mendoza Soler liderliğindeki araştırmacılar, Amoebidium’un genomunu analiz ederek, bilimin bildiği en büyük virüslerden bazıları olan dev virüslerden kaynaklanan şaşırtıcı bir genetik materyal bolluğu buldular.

Bu viral diziler, genellikle genleri susturan kimyasal bir etiket olan yoğun bir şekilde metillendi.

“Bu, Amoebidium’un DNA’sının içinde saklanan Truva atlarını bulmak gibi bir şey,” diye açıklıyor Dr. de Mendoza Soler.

“Bu viral eklemeler potansiyel olarak zararlıdır, ancak Amoebidium onları kimyasal olarak susturarak kontrol altında tutuyor gibi görünüyor.”

Araştırmacılar daha sonra bu fenomenin ne kadar yaygın olabileceğini araştırdılar. Birkaç Amoebidium izolatının genomlarını karşılaştırdılar ve viral içerikte önemli farklılıklar buldular.

Bu, viral entegrasyon ve susturma sürecinin devam ettiğini ve dinamik olduğunu göstermektedir.

Dr. de Mendoza Soler, “Bu bulgular, virüsler ve konakçıları arasındaki ilişkiyi anlamamıza meydan okuyor” diyor.

“Geleneksel olarak, virüsler istilacı olarak görülür, ancak bu çalışma daha karmaşık bir hikaye önermektedir. Viral eklemeler, onlara yeni genler sağlayarak karmaşık organizmaların evriminde rol oynamış olabilir. Ve buna, bu davetsiz misafirlerin DNA’sının kimyasal olarak evcilleştirilmesi izin veriyor.”

Ayrıca, Amoebidium’daki bulgular, kendi genomlarımızın virüslerle nasıl etkileşime girdiğine dair ilgi çekici paralellikler sunuyor. Amoebidium’a benzer şekilde, insanlar ve diğer memeliler, DNA’larına entegre edilmiş Endojen Retrovirüsler adı verilen eski virüs kalıntılarına sahiptir. Bu kalıntıların daha önce aktif olmayan “çöp DNA” olduğu düşünülürken, bazıları şimdi faydalı olabilir. Bununla birlikte, Amoebidium’da bulunan dev virüslerin aksine, Endojen Retrovirüsler çok daha küçüktür ve insan genomu önemli ölçüde daha büyüktür. Gelecekteki araştırmalar, virüsler ve karmaşık yaşam formları arasındaki karmaşık etkileşimi anlamak için bu benzerlikleri ve farklılıkları keşfedebilir.

Evrim, organizmaların zaman içinde kademeli gelişimidir ve inkar edilemez bir şekilde bilim tarihinin en güçlü hikayeleri arasındadır. Sadece yaşamın nasıl çeşitlendiğini ve hayatta kalmak için unsurları mümkün olan en iyi şekilde seçerek Dünya’daki habitatlara nasıl adaptasyonlar yaptığını anlatır. Evrim teorisinin babası Charles Darwin, türlerin, çevrelerine en iyi şekilde adapte olmuş bireylerin hayatta kalması ve üremesi yoluyla nesiller boyunca evrimleştiğini öne sürdü.

Bu evrim hikayesi, tüm canlıların DNA’sında yazılıdır ve son derece karmaşık bir hayatta kalma ve adaptasyon dokusunu ortaya çıkarır. En küçük mikroptan devasa mavi balinaya kadar Dünyamızı dolduran her tür, evrimin muazzam gücünü yansıtır.

Evrimin eylemdeki uygunluğu, bakterilerin antibiyotiklere karşı nasıl direnç geliştirdiğine tanık olur. Doğal seçilim yoluyla, hayatta kalan bakteriler, antibiyotik tedavisi sonrası, dirençli özelliği bir sonraki nesillere aktardı ve bu nedenle bir grup “süper böcek” ortaya çıktı. Bu fenomen, küresel sağlık sorunlarının etkili bir şekilde ele alınması için evrimi anlamanın ne kadar önemli olduğunu göstermektedir.

Bu büyük hikayedeki bir başka büyüleyici bölüm de insan evrimidir. Fosil kayıtları ve genetik araştırmalar, büyük maymunlarla ortak atalarımızı belirledi ve bizi ayıran fiziksel ve davranışsal bileşenleri özetledi. Lucy gibi eski homininlerin keşfi, Denisovalıların son keşfinden bahsetmiyorum bile, evrimsel geçmişimize ilginç bakışlar sunuyor.

Günümüz bilimi, konuyla dinamik hale gelebileceğimiz etkileşimli evrim ağaçları ve sanal kazılarla canlanıyor. Onlar sadece ders öğretmenleri değil, aynı zamanda bu gezegendeki tüm yaşam için iç içe geçmiş ilişkiler için ilham veriyorlar.

Kısacası evrim, yaşamla ilgili çok güçlü bir dayanıklılık ve adaptasyon hikayesidir. Evrim destanı aracılığıyla geçmişimizi, bugünümüzü anlıyor ve geleceğe hazırlanıyoruz. Dolayısıyla bu zaman yolculuğu, Dünya’daki yaşamın inanılmaz hikayesini ortaya koyuyor ve bizi doğal dünyanın büyük çeşitliliğine ve karmaşıklığına hayret etmeye teşvik ediyor.