هل الفيروسات على قيد الحياة؟
على الرغم من أن فيروسات تتحدى مفهومنا للما "حية" وسيلة، هم أعضاء حيويا من شبكة الحياة
برنامج استكشاف كوكب خارج المجموعة الشمسية وكالة ناسا
في حلقة من 1950s الكلاسيكية الكوميديا التلفزيونيةوالعرسان ، سائق الحافلة بروكلين رالف Kramden يشرح بصوت عال لزوجته، أليس، "أنت تعرف أنني أعرف مدى سهولة يمكنك الحصول على الفيروس." الناس حتى قبل منتظم نصف قرن مثل كان Kramdens بعض المعارف من الفيروسات كما كمقدمي مجهرية للمرض. ومع ذلك، فمن شبه المؤكد أنهم لم يعرفوا بالضبط ما كان الفيروس. كانوا، وهي، ليست وحدها.
لحوالي 100 سنة، والمجتمع scientifi ج مرارا وتكرارا رأيه الجماعي على ما هي الفيروسات. الأول ينظر السموم، ثم أحد أشكال الحياة، ثم المواد الكيميائية البيولوجية والفيروسات اليوم ويعتقد أنها في منطقة رمادية بين الكائنات الحية وغير الحية: أنها لا يمكن نسخ من تلقاء نفسها ولكن يمكن القيام بذلك في الخلايا الحية حقا ويمكن أيضا أن تؤثر على سلوك مضيفيهم عميقا. وكان لتصنيف الفيروسات كما غير الحية خلال معظم العصر الحديث من العلوم البيولوجية نتيجة غير مقصودة: كان قد أدى إلى تجاهل معظم الباحثين الفيروسات في دراسة التطور. أخيرا، ومع ذلك، والعلماء هي بداية لنقدر الفيروسات كلاعبين أساسيين في تاريخ الحياة.
القادمة لشروط
فمن السهل أن نرى لماذا كانت الفيروسات عبادة diffi إلى برج الحمام. يبدو أنها تختلف مع كل عدسة تستعمل لفحصها.الاهتمام الأولي في الفيروسات تنبع من ارتباطهم الأمراض كلمة "فيروس" له جذوره في المدى اللاتيني ل "السم". وفي أواخر القرن ال19 الباحثين أدركت أن أمراضا معينة، بما في ذلك داء الكلب والحمى القلاعية، وكان التي تسببها الجزيئات التي يبدو تتصرف مثل البكتيريا ولكن كانت أصغر من ذلك بكثير. لأنهم كانوا البيولوجي أنفسهم بشكل واضح ويمكن أن تنتشر من ضحية إلى أخرى مع الآثار البيولوجية واضحة، والفيروسات ثم فكرت أن يكون أبسط من كل المعيشة، التي تحمل الجينات أشكال الحياة.
فمن السهل أن نرى لماذا كانت الفيروسات عبادة diffi إلى برج الحمام. يبدو أنها تختلف مع كل عدسة تستعمل لفحصها.الاهتمام الأولي في الفيروسات تنبع من ارتباطهم الأمراض كلمة "فيروس" له جذوره في المدى اللاتيني ل "السم". وفي أواخر القرن ال19 الباحثين أدركت أن أمراضا معينة، بما في ذلك داء الكلب والحمى القلاعية، وكان التي تسببها الجزيئات التي يبدو تتصرف مثل البكتيريا ولكن كانت أصغر من ذلك بكثير. لأنهم كانوا البيولوجي أنفسهم بشكل واضح ويمكن أن تنتشر من ضحية إلى أخرى مع الآثار البيولوجية واضحة، والفيروسات ثم فكرت أن يكون أبسط من كل المعيشة، التي تحمل الجينات أشكال الحياة.
وجاء هبوطه للمواد الكيميائية الخاملة بعد عام 1935، عندما ويندل M. ستانلي وزملاؤه، في ما هو الآن في جامعة روكفلر في مدينة نيويورك، تبلورت فسيفساء التبغ virus- الفيروس للمرة rst فاي. رأوا أنه يتألف من مجموعة من المواد الكيميائية الحيوية المعقدة. ولكنها تفتقر إلى أنظمة أساسية ضرورية لوظائف الأيضية، والنشاط الكيميائي الحيوي للحياة.ستانلي المشتركة عام 1946 Prize- نوبل في الكيمياء، وليس في الفيزيولوجيا أو الطب لهذا العمل.
مزيد من البحث من قبل ستانلي وآخرون، أن الفيروس يتكون من الأحماض النووية (DNA أو RNA) مغلفة بغلالة من البروتين، يمكن أن تؤوي أيضا البروتينات الفيروسية المشاركة في العدوى. وبحلول ذلك الوصف، فيروس يبدو أكثر مثل مجموعة الكيمياء من كائن حي. ولكن عندما يدخل الفيروس الخلية (وتسمى مجموعة بعد الإصابة)، فإنه أبعد ما يكون عن غير نشطة. ويلقي غطائه، يكشف جيناته ويدفع ماكينات النسخ الخاصة الخلية لإنتاج DNA الدخيل أو RNA والبروتين تصنيع أكثر الفيروسي استنادا الى تعليمات في الحمض النووي الفيروسي. البتات الفيروسية التي أنشئت حديثا تجميع و، فويلا، ينشأ المزيد من الفيروس، والتي أيضا قد تصيب خلايا أخرى.
هذه السلوكيات هي ما دفع الكثيرين للتفكير في الفيروسات على النحو القائم على الحدود بين الكيمياء والحياة. أكثر شاعرية، وقال الفيروسات مارك فان HV Regenmortel من جامعة ستراسبورغ في فرنسا وبريان WJ ماهي من مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها مؤخرا أنه مع اعتمادها على الخلايا المضيفة والفيروسات تؤدي "نوعا من الحياة المستعارة." ومن المثير للاهتمام، على الرغم من أن علماء الأحياء منذ فترة طويلة يفضل الرأي القائل بأن الفيروسات ما هي إلا علب من المواد الكيميائية، وأنها استفادت من النشاط الفيروسي في الخلايا المضيفة لتحديد كيفية الأحماض النووية كود للبروتينات: في الواقع، تقع البيولوجيا الجزيئية الحديثة على أساس من المعلومات المكتسبة من خلال الفيروسات.
ذهب علماء البيولوجيا الجزيئية إلى بلورة معظم المكونات الأساسية للخلايا وهي عليه اليوم اعتادوا على التفكير الخلوي المكونات، على سبيل المثال، ريبوسوم، الميتوكوندريا، الأغشية، والحمض النووي والبروتينات إما الآلات الكيميائية أو الاشياء التي آلية تستخدم أو تنتج. هذا التعرض إلى البنى الكيميائية المعقدة المتعددة، التي تنجز سيرورات الحياة، قد تكون السبب أن معظم علماء الأحياء الجزيئية لا تنفق الكثير من الوقت الحيرة حول ما إذا كانت الفيروسات على قيد الحياة. بالنسبة لهم، قد يبدو أن ممارسة أي ما يعادل يدرس ما إذا كانت تلك المكونات التحت خلوية الفردية على قيد الحياة من تلقاء نفسها.هذا الرأي قصير النظر يسمح لهم ان يروا فقط كيف الفيروسات خلايا شارك في الأراضي الفلسطينية المحتلة أو تسبب المرض. السؤال الأكثر شمولية عن مدى إسهام الفيروسية لتاريخ الحياة على الأرض، والذي سأعرض له بعد قليل، يبقى بالنسبة للجزء الأكبر دون إجابة وحتى من تلقاء نفسه.
لكن أو لا تكونالمسألة التي تبدو بسيطة من عدمه الفيروسات على قيد الحياة، والتي كثيرا ما أسأل طلابي، لديها إد ديفي ربما إجابة بسيطة كل هذه السنوات لأنه يثير قضية أساسية: ما متنوعه جهاز الصدمة بالضبط؟ "الحياة" A دقة جهاز الصدمة scientifi ج nition الحياة هو شيء محير، بيد أن معظم المراقبين يتفقون على أن الحياة تتضمن بعض الصفات بالإضافة إلى القدرة على تكرار. على سبيل المثال، تكون الكينونة الحية في حالة تحدها الولادة والموت. كما ويعتقد أن الكائنات الحية تتطلب درجة من الاستقلالية الذاتية الكيميائية الحيوية، ويحمل على الأنشطة الاستقلابية التي تنتج الجزيئات والطاقة اللازمة للحفاظ على الكائن الحي. هذا المستوى من الاستقلال الذاتي أساسي لمعظم التعاريف.
الفيروسات، ومع ذلك، تتطفل بصورة أساسية جميع جوانب الحياة الجزيئية البيولوجية. أي أنها تعتمد على الخلية المضيفة للمواد الخام والطاقة اللازمة لتخليق الحمض النووي، تخليق البروتين، وتجهيز والنقل، وجميع الأنشطة الحيوية الأخرى التي تسمح للفيروس تتكاثر وتنتشر. ولذلك يمكن أن نستنتج أنه على الرغم من هذه العمليات تأتي في إطار التوجيه الفيروسية، والفيروسات والطفيليات ببساطة غير الحية المعيشة أنظمة التمثيل الغذائي. ولكن قد يوجد طيف بين ما هو على قيد الحياة بالتأكيد وما هو ليس كذلك.
صخرة ليست على قيد الحياة. وكيس نشط عملية الأيض، يخلو من المادة الوراثية واحتمالات انتشار، هي أيضا ليست على قيد الحياة. جرثومه، رغم ذلك، هو على قيد الحياة. على الرغم من أنها خلية واحدة، يمكن ان تولد الطاقة والجزيئات اللازمة للحفاظ على نفسها، ويمكن أن تتكاثر. ولكن ماذا عن البذرة؟ قد لا يعتبر والبذور على قيد الحياة. ومع ذلك، لديها امكانات للحياة، ويمكن تدميره. في هذا الصدد، والفيروسات تشبه البذور أكثر من مشابهتها الخلايا الحية. لديهم إمكانات معينة، والتي يمكن اخماد، لكنها لا تبلغ حالة الاستقلال الذاتي للحياة.
وهناك طريقة أخرى للتفكير في الحياة هي كخاصية الناشئة من مجموعة من بعض الأشياء غير الحية. كل من الحياة والوعي مثال لنظم معقدة بازغة. ويتطلب كل مستوى حرج من التعقيد أو التفاعل لتحقيق دولهم. والخلايا العصبية في حد ذاته، أو حتى في شبكة من الأعصاب، وليس هناك حاجة إلى تعقيد الدماغ واعية-كله. ولكن حتى الدماغ السليم للإنسان يمكن أن يكون حيا من الناحية البيولوجية ولكن غير قادر على الوعي، أو "بالسكتة الدماغية". وبالمثل، فإن الجينات أو البروتينات الخلوية الفردية ولا الفيروسية هي في حد ذاتها على قيد الحياة. الخلية منزوعة النواة هي أقرب إلى حالة كونها braindead، لأنه يفتقر إلى التعقيد الحاسم الكامل. فيروس، أيضا، فشل في التوصل إلى تعقيد بالغ الأهمية. حتى الحياة نفسها هي الناشئة، دولة معقدة، ولكن يتم ذلك من نفس الأساسية، اللبنات المادية التي تشكل الفيروس. اقترب من هذا المنظور، والفيروسات، ولكن ليس على قيد الحياة بشكل كامل، قد تكون من حيث الفكر كونها أكثر من مجرد مادة خاملة: إنها تتاخم الحياة.
في الواقع، في أكتوبر، أعلن باحثون فرنسيون الاكتشافات فاي التي توضح من جديد مدى قرب قد تأتي بعض الفيروسات.أعلن ديدييه Raoult وزملاؤه في جامعة البحر المتوسط في مرسيليا] أنهم سلسلوا جينوم أكبر فيروس معروف، فيروس محاكي، الذي تم اكتشافه في عام 1992. والفيروسات، وحول نفس حجم بكتيريا صغيرة، الأميبات. وكشف تحليل تسلسل الفيروس العديد من الجينات يعتقد في السابق أن وجود لها إلا في الكائنات الخلوية. وتشارك بعض هذه الجينات في صنع البروتينات المشفرة بواسطة الحمض النووي الفيروسي وقد يجعل من الاسهل للفيروس محاكي لاستمالة أنظمة تكرار الخلية المضيفة. كما لاحظ فريق البحث في تقريره في دورية العلوم ، التعقيد الهائل من تكملة الجيني للفيروس محاكي ل"يتحدى الحدود القائمة بين الفيروسات والكائنات الحية الخلوية الطفيلية."
تأثير على تطور
مناظرات حول ما إذا كان لتسمية الفيروسات بأنهم يعيشون الرصاص بطبيعة الحال إلى سؤال آخر: هل يدرس وضع الفيروسات كما حية أو غير حية أكثر من ممارسة الفلسفية، أساس النقاش بلاغية حية وساخنة ولكن مع القليل من عواقب حقيقية؟ أعتقد أن القضية هي مهمة، لأن كيف العلماء يعتبرون هذا السؤال infl uences تفكيرهم حول آليات التطور.
مناظرات حول ما إذا كان لتسمية الفيروسات بأنهم يعيشون الرصاص بطبيعة الحال إلى سؤال آخر: هل يدرس وضع الفيروسات كما حية أو غير حية أكثر من ممارسة الفلسفية، أساس النقاش بلاغية حية وساخنة ولكن مع القليل من عواقب حقيقية؟ أعتقد أن القضية هي مهمة، لأن كيف العلماء يعتبرون هذا السؤال infl uences تفكيرهم حول آليات التطور.
الفيروسات لها بها، التاريخ التطوري القديم، والتي يرجع تاريخها إلى الأصل جدا من الحياة الخلوية. على سبيل المثال، بعض إصلاح الانزيمات التي viral- المكوس وresynthesize DNA التالفة، اصلاح الأكسجين ضرر الجذور، وهكذا على- هي فريدة من نوعها لبعض الفيروسات ويكون موجودا دون تغيير تقريبا ربما لمليارات السنين.
ومع ذلك، فإن معظم علماء الأحياء التطورية التي تعقد بسبب الفيروسات ليست على قيد الحياة، فهي لا يستحق النظر فيه بجدية عندما نحاول أن نفهم التطور. أنها تبدو أيضا على الفيروسات كما القادمين من الجينات المضيف الذي هرب بطريقة أو بأخرى المضيف وحصلت على معطف البروتين. في هذا الرأي، والفيروسات هي جينات المضيف الهاربة التي تحولت الى الطفيليات. ومع الفيروسات وبالتالي فصله من شبكة الحياة، مساهمات هامة أنها قد جعلت إلى أصل الأنواع والحفاظ على الحياة قد تذهب غير المعترف بها. (في الواقع، سوى أربعة فقط من صفحات 1،205 من حجم 2002 موسوعة تطورمخصصا للفيروسات.)
وبطبيعة الحال، وعلماء الأحياء التطورية لا ينكر أن الفيروسات كان لها بعض الدور في التطور. ولكن عن طريق عرض فيروسات كما جماد، ووضع هذه المحققين منهم في نفس الفئة من uences infl كما يقولون، وتغير المناخ. هذا infl الخارجي uences حدد بين الأفراد وجود المتنوعة، والصفات التي تسيطر عليها وراثيا. أولئك الأفراد الأكثر قدرة على البقاء على قيد الحياة وتزدهر عندما تواجه هذه التحديات على المضي قدما لإعادة إنتاج أكبر قدر من النجاح، وبالتالي نشر جيناتها إلى الأجيال المقبلة.
لكن الفيروسات تبادل مباشرة المعلومات الوراثية مع الكائنات الحية التي تعيش هي، ضمن شبكة الحياة نفسها. مفاجأة الممكنة لمعظم الأطباء، وربما لمعظم علماء الأحياء التطورية أيضا، هو أن الفيروسات الأكثر شهرة هي الثابتة وغير ضارة، وليس ممرضة. ان يقيموا في الخلايا، حيث قد تبقى كامنة لفترات طويلة أو الاستفادة من جهاز تكرار هذه الخلايا على التكاثر بمعدل بطيء وثابت. وقد وضعت هذه الفيروسات العديد من طرق ذكية لتجنب الكشف من قبل النظام- في مأمن المضيف أساسا في كل خطوة في عملية المناعة يمكن تغيير أو تسيطر عليها مختلف الجينات الموجودة في فيروس واحد أو آخر.
علاوة على ذلك، جينوم الفيروس (تكملة كامل من DNA أو RNA) يمكن أن تستعمر بشكل دائم مضيفه، مضيفا الجينات الفيروسية لاستضافة الأنساب وتصبح في نهاية المطاف جزءا حاسما من جينوم الأنواع المضيفة. لذا الفيروسات لها بالتأكيد آثار التي هي أسرع وأكثر مباشرة من تلك القوى الخارجية التي تختار ببساطة بين، والاختلافات الوراثية الداخلية ولدت ببطء أكثر. السكان الهائل من الفيروسات، جنبا إلى جنب مع معدلات سريعة من النسخ المتماثل والطفرة، يجعلها مصدر في العالم الرائدة في مجال الابتكار وراثية: أنهم باستمرار "يخترع" جينات جديدة. والجينات الفريدة المنشأ الفيروسي قد يسافر، وإيجاد طريقهم إلى الكائنات الحية الأخرى، والمساهمة في التغير التطوري.
وتشير البيانات التي نشرتها تسلسل الجينوم البشري الاتحاد الدولي أنه في مكان ما بين 113 و 223 الجينات موجودة في البكتيريا وفي الجينوم البشري غائبة في مدروسة الكائنات مثل الخميرة خميرة الخباز ، وذبابة الفاكهة ذبابة الفاكهةوالديدان الخيطية ايليجانس انواع معينة المفتى تكمن في بين هذين النقيضين التطورية. يعتقد بعض الباحثين أن هذه الكائنات الحية، التي ظهرت بعد البكتيرات وقبل الفقاريات، فقدت ببساطة الجينات في المسألة في مرحلة ما من تاريخها التطوري. واقترح آخرون أن هذه الجينات قد نقلت مباشرة إلى السلالة البشرية من خلال غزو البكتيريا.
زميلي فيكتور DeFilippis من معهد اللقاحات والعلاج الجيني من الصحة ولاية أوريغون وجامعة العلوم وأنا اقترح بديلا ثالثا: فيروسات قد تنشأ الجينات، ثم تستعمر سلالتين مختلفة سبيل المثال، البكتيريا والفقاريات. قد أعطيت جين يبدو أنعم على البشرية من البكتيريا إلى كل من فيروس.
في الواقع، جنبا إلى جنب مع باحثين آخرين، فيليب بيل من جامعة ماكواري في سيدني، أستراليا، وأنا أزعم أن نواة الخلية نفسها أصلا الفيروسي. ظهور nucleus- التي تميز حقيقيات النوى (الكائنات الحية التي تحتوي على نواة حقيقية خلايا)، بما في ذلك البشر، من بدائيات النوى مثل البكتيريا لا يمكن أن يفسر بصورة مرضية فقط من قبل التكيف التدريجي للخلايا بدائيات النوى حتى أصبحت حقيقيات النوى. بدلا نواة قد تطورت من استمرار فيروس DNA كبير التي جعلت منزل دائم داخل بدائيات النوى. بعض الدعم لهذه الفكرة يأتي من تسلسل البيانات التي تبين أن الجينات لالبلمرة DNA (انزيم DNAcopying) في فيروس يسمى T4، الذي يصيب البكتيريا، يرتبط ارتباطا وثيقا مع غيرها من الجينات البلمرة DNA في كل من حقيقيات النوى والفيروسات التي تصيب منهم. باتريك Forterre من جامعة باريس-سود وقد حلل أيضا الإنزيمات المسؤولة عن تكرار الحمض النووي وخلصت إلى أن الجينات الخاصة بهذه الإنزيمات في حقيقيات النوى المحتمل أن يكون الأصل الفيروسي.
من الكائنات وحيدة الخلية إلى البشر، والفيروسات تؤثر على جميع أشكال الحياة على الأرض، وغالبا ما تقرر من سيبقى على قيد الحياة. لكن الفيروسات نفسها تتطور أيضا. فيروسات جديدة، مثل الإيدز المسببة للقد يكون HIV-1، والكيانات البيولوجية الوحيدة التي يمكن للباحثين تشهد في الواقع تأتي إلى حيز الوجود، وتوفير سبيل المثال في الوقت الحقيقي من تطور في العمل.
الفيروسات أهميتها في الحياة. فهي تتغير باستمرار الحدود بين عالمي البيولوجيا والكيمياء الحيوية. ونحن نواصل كشف جينومات الكائنات الحية أكثر وأكثر، وينبغي أن تصبح المساهمات من هذه الجينات القديم والدينامي. مفكر الحائز على جائزة نوبل سلفادور لوريا عن uence infl الفيروسي على التطور في عام 1959. "ونحن قد لا يشعرون"، كما كتب، "أنه في الفيروس، في دمج مع الجينوم الخلوي واعادة ظهور منها، نلاحظ الوحدات والعملية التي ، في سياق التطور، قد خلقت أنماط الجينية الناجحة التي تكمن وراء كل الخلايا الحية؟ "بغض النظر عن وجود أو عدم نعتبر الفيروسات على قيد الحياة، فقد حان الوقت للاعتراف بها ودراستها في سياقها الطبيعي ضمن شبكة الحياة .
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق