ویروس های عظیم الجثه و تفاوت هایی که با ویروس های عادی دارند

به کار بردن واژه غول آسا یا عظیم در حوزه علوم سلولی-مولکولی و میکروبیولوژی چندان مرسوم نیست. معمولا سلول و مولکول در ابعادی نیستند که بخواهیم آن ها را عظیم بخوانیم اما در همان مقیاس کوچک، برخی واحدهای ساختاری به قدری بزرگ هستند که در قیاس با سلول های عادی بسیار بزرگ به نظر می رسند.

پیش از این به طور مفصل در مورد ویروس ها و نحوه تکثیرشان در بدن موجودات زنده به ویژه انسان صحبت کردیم. حالا می دانیم که وقتی دچار سرماخوردگی یا آنفلوآنزا می شویم ویروس ها چگونه آزادانه در بدن به تخریب سلول ها می پردازند. یکی از مباحث مقاله ویروس ها در مورد اندازه شان بود.

ویروس ها به غایت کوچک و ریز هستند؛ به قدری که سلول های بدن ما هزاران برابر بزرگ تر از آن ها هستند. با این حال، همین ویروس کوچک می تواند با تکثیر و رشد درون بدن انسان، مسبب مرگ شود.

در حالت عادی این ویروس ها در حدود 20 ژن دارند اما وقتی پای ویروس های عظیم الجثه به میان می آید، بحث به طور کل تغییر می کند. اندازه همه ویروس ها در حد چند ده نانومتر نیست، سایز بعضی از آن ها ممکن است به صدها و شاید هزاران نانومتر هم برسد.

برای درک بهتر، بگذارید ویروس ها را به دو دسته تقسیم کنیم: ویروس های استاندارد و ویروس های غول پیکر. البته این دسته بندی علمی نیست و صرفا برای اینکه راحت تر ماجرا را متوجه شویم از این الفاظ استفاده می کنیم.

پروفسور استیون ویلهلم، مدیر بخش میکروبیولوژی دانشگاه تنسی می گوید: «معمولا، تصورمان بر این است که ویروس ها تعداد محدودی ژن دارند، از روی آن ها پروتئین می سازند تا خودشان را تکثیر کنند. اما بحث ویروس های غول پیکر متفاوت است، آن ها صدها ژن دارند.»

به گفته پروفسور ویلهلم، مبحث ویروس های عظیم الجثه به قدری تازه است که هنوز برای شان سرفصلی مشخص نشده. با این حال، مبحث اصلی که تفاوت ایجاد می کند، طول زنجیره DNA آن ها است. ویروس های استاندارد و معمولی تقریبا چند هزار جفت باز اسیدی دارند که دو به دو در برابر یکدیگر قرار گرفته اند اما ویروس های بزرگ تر، صد ها هزار و حتی میلیون ها باز جفت شده دارند.

وی می گوید: «ژنوم مثل نقشه ساخت و ساز سلول است و جفت های بازی، مثل مصالحی هستند که این نقشه را شکل داده اند.»

بیشتر مطالعه کنید:

• مولکول DNA چگونه کار می کند؟ [قسمت اول]
• مولکول DNA چگونه کار می کند؟ [قسمت دوم]

مهم نیست که کاملا بحث همانندسازی، ترجمه و ساخت پروتئین را متوجه شده باشید، همین که این اعداد و ارقام را در کنار هم بگذارید، می توانید تفاوت را دریابید.

برای مثال، ویروس HIV، مسبب بیماری AIDS، که به یقین یکی از شناخته شده ترین ویروس ها برای محققین و دانشمندان است، 9749 جفت بازی دارد. در سوی دیگر میدان، Pandoravirus، بزرگ ترین ویروس غول پیکر شناخته شده، 2 میلیون جفت بازی دارد (2000000 در برابر 10000).

پاندورا ویروس 2500 ژن دارد، در حالی که کوچکترین ویروس شناخته شده 1 ژن دارد. از لحاظ اندازه هم، این ویروس 1 میکرون (یک هزارم میلی متر) طول دارد اما ویروس های عادی 50 الی 100 نانومتر (هر نانومتر یک هزارم میکرون است) طول دارند.

حالا می دانید در مورد چه اتفاق عجیبی صحبت می کنیم؟ ویروس ها زمانی کوچک اما قدرتمند بودند ولی حالا اندازه بعضی از آن ها حتی بزرگ تر از باکتری ها هم شده. وقت آن شده اندکی وحشت کنیم.

پروفسور ویلهلم می گوید: «تعداد کثیری از ویروس های غول پیکر توانسته اند آمیب را مبتلا کنند.» آمیب ها، تک سلولی های بسیار کوچکی هستند که البته ساختار زندگی و رشدشان با انسان بسیار متفاوت است. بسیاری دیگر از تک سلولی ها و جلبک ها نیز اهداف مهم این ویروس ها بوده اند. ویلهلم تاکید دارد که در حال حاضر، شانس ابتلای پستانداران به این ویروس ها بسیار اندک است: «در حال حاضر هیچ مدرکی نداریم که نشان دهد این ویروس ها انسان ها و یا حیوانات را تحت تاثیر قرار داده اند.»

بنابراین اگر آن ها خطری برای بشر ندارند، چرا در موردشان بحث می کنیم؟

اخیرا، پروفسور ویلهلم و تیم تحقیقاتی اش متوجه پتانسیل خطرسازی آن ها شده اند. ویروس Aureococcus Anophagefferens (یا AaV) که درون جلبکی با همین نام زندگی می کند، طی چند سال اخیر، مورد تحقیق پروفسور ویلهلم بوده اند.

شکوفه های قهوه ای رنگ AaV در فصل بهار، خسارات زیادی به سواحل شرقی ایالات متحده آمریکا وارد می سازند. برای جلوگیری از رشد این جلبک ها و ویروس ها، باید هزینه زیادی صرف پاکسازی شان شود.

در نتیجه رشد بی رویه AaV، زندگی بسیاری از آبزیان به خطر افتاده و تاثیری جدی روی اکوسیستم های آبی داشته اشت. توضیح بیشتری لازم نیست در مورد این بدهیم که چقدر این اتفاق روی اقتصاد اثر خواهد گذاشت.

پروفسور ویلهلم می گوید که در سال 2014 موفق به توالی یابی ژنوم AaV شده اند و 370 هزار جفت بازی یافته اند. در نگاه اول برای شان دشوار بوده که باور کنند 470 هزار جفت باز درون یک ویروس جای گرفته اند.

اما نکته اصلی این است که نه تنها ویروس مذکور ژن های عادی دیگر ویروس ها را دارد، بلکه ژن هایی هم از سلول میزبان خود دریافت کرده و آن ها را تکثیر می کند.

تصور کنید موجودی غریبه با ژنوم متفاوت وارد بدن شما شود، سپس بخش هایی از ژنوم شما را دریافت کند و کم کم شبیه به شما شود. ترسناک نیست؟

زنگ خطر در سال 1992 به صدا در آمد، زمانی که به شکل اتفاقی، اولین ویروس عظیم الجثه دنیا با نام Mimivirus پیدا شد. آنقدر بزرگ بود که دانشمندان آن را با عوامل باکتریایی اشتباه گرفته بودند.

ویلهلم می گوید پیدا شدن این ویروس توجه تمام دنیا را به سوی خود جلب کرد. دو دهه بعد، دانشمندان در سیبری یک ویروس 30 هزار ساله قدیمی دیگر یافتند: Pithovirus Sibericum. وقتی که این ویروس در تماس با آمیب قرار گرفت، چنان به آن حمله کرد که چیزی از آمیب بیچاره باقی نماند.

دوباره جان گرفتن ویروسی چند ده هزار ساله از میان یخچال های سیبری، نگرانی های دیگری را هم به همراه دارد. پدیده تغییر اقلیم و گرم تر شدن هوای کره زمین، سبب ذوب شدن یخ های بسیاری در قطب می شود و این یعنی آزاد شدن ویروس های منجمد. شاید هزاران گونه از ویروس های عظیم الجثه ای که ما نمی شناسیم در حال حاضر منتظر فرصتی برای خودنمایی هستند.

این موجودات زنده/غیر زنده، عمری طولانی تر از انسان ها روی کره خاکی داشته اند و طی میلیون ها سال، با ما زندگی کرده اند. تمام این مدت آن ها وجود داشته اند و برای انسان خطر نیافریده اند اما پتانسیل خطرساز شدن آن ها اخیرا برای دانشمندان نگران کننده شده است.

به هر حال، نگرانی اصلی، ابتلا به بیماری های نئاندرتال ها نیست، آنچه که واهمه ایجاد می کند، تاثیرات جانبی زندگی ویروس های عظیم است.

اما چه شد که ویروس ها تا این حد بزرگ شدند؟ ویروس های استاندارد چیزی جز یک خط DNA کوتاه و پوششی سرتاسری نیستند. اما ویروس های عظیم، رشته DNA بسیار طویلی دارند. مثل این است که ما انسان های عادی باشیم و بعدها سر و کله انسان هایی چند ده متری پیدا شود. هیچ کس نمی داند این ویروس های غول پیکر از کجا آمده است، درست مثل سر منشا ناپیدای غول های Attack on Titan.

دانشمندان و محققین طی بیست و چند سال پژوهش خود، هنوز دلیل متقن علمی پیدا نکرده اند و بحث بر سر فرضیه های مختلف ادامه دارد. برخی می گویند این ویروس ها، از ورژن های کوچک تر خود منشا گرفته و رشد یافته اند که شاید منطقی ترین فرضیه هم همین باشد. اما چرا و چگونه؟ تا زمانی که به این پرسش ها پاسخ داده نشود، نمی توان در مورد اثبات فرضیه صحبتی به میان آورد.

در حقیقت، با وجود اینکه بیش از دو دهه از اکتشاف ویروس های غول پیکر می گذرد اما دانشمندان تازه در حال دست و پنجه نرم کردن با اصول ابتدایی هستند و هنوز به باوری کلی نرسیده اند.

نه در مورد تنوع آن ها اطلاعاتی وجود دارد و نه در مورد مکان زندگی شان. با این وجود باوری عمومی میان دانشمندان وجود دارد که این ویروس ها را بیشتر در اقیانوس ها می توان یافت، چرا که اهداف اصلی شان عمدتا تک سلولی های آبزی هستند.

در حال حاضر، پرسش بزرگی که ذهن دانشمندان را درگیر خود ساخته این است که چگونه ژنوم تا این حد گسترش یافته است؟ چه شد که ویروسی با 20 ژن ساده، حالا هزاران ژن دارد؟ ژن هایی که حتی از سلول میزبان به ارث برده اند؟ آیا همچنان آن ها را می توان ویروس خطاب کرد یا ماهیت زندگی شان تغییر کرده؟

در هر صورت، علم ویروس شناسی طی سال های آتی شاهد تغییرات بسیاری خواهد بود و پرسش های بی پاسخ بسیاری باقی مانده اند که زمان و انرژی بیشتری می طلبند. در کنار ما، موجودات زنده یا غیر زنده دیگری در حال تکثیر و تخریب هستند و پی بردن به نحوه فعالیت و زندگی شان، قدمی رو به جلو برای مقابله با آن ها خواهد بود.