Οι ιοί και τα βακτήρια υπάρχουν εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια, αλλά ποιος ήρθε πρώτος;
Ιοί (αριστερή εικόνα) και βακτήρια (δεξιά εικόνα); (Εικόνα: BlackJack3D και KATERYNA KON/SCIENCE PHOTO BIBRARY μέσω Getty Images).
Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι οι πρώτες βιολογικές οντότητες άρχισαν να εμφανίζονται στη Γη πριν από περισσότερα από 4 δισεκατομμύρια χρόνια. «Υπήρχε ένα είδος αρχέγονης σούπας από την οποία σχηματίστηκαν ορισμένα οργανικά μόρια. Αυτά ήταν πρόδρομοι του RNA και του DNA», μόρια τα οποία περιέχουν άνθρακα που συνδυάστηκαν και οργανώθηκαν σε μια σειρά βιολογικών αντιδράσεων, δήλωσε ο βιολόγος Karthik Anantharaman από το Πανεπιστήμιο του Ουισκόνσιν-Μάντισον. Αυτά τα πρώτα μικρόβια θα ήταν εξαιρετικά απλά. Ήταν όμως ιοί ή βακτήρια;
Οι επιστήμονες δεν έχουν μια οριστική απάντηση, εν μέρει επειδή είναι δύσκολο να αναδημιουργηθούν περισσότερα από 4 δισεκατομμύρια χρόνια εξέλιξης. Τα βακτήρια είναι μονοκύτταροι οργανισμοί που μπορούν να αναπαραχθούν και να υπάρχουν ανεξάρτητα. Τα παλαιότερα απολιθώματα βακτηρίων χρονολογούνται πριν από περίπου 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια. Τα γενετικά δεδομένα υποδηλώνουν ότι τα πρώτα κύτταρα είναι ακόμη μεγαλύτερα, χρονολογούνται τουλάχιστον 4,2 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Ωστόσο, αυτό δεν βοηθά να διευθετηθεί το ζήτημα εάν εμφανίστηκαν πρώτα ιοί ή βακτήρια, επειδή τα ίδια δεδομένα υποδηλώνουν ότι τα πρώτα κύτταρα ζούσαν ήδη σε ένα οικοσύστημα γεμάτο ιούς. Εν τω μεταξύ, οι ιοί αποικοδομούνται πιο εύκολα από τα βακτήρια, επομένως δεν υπάρχουν φυσικά απολιθώματα ιών.
Και η χρονολόγηση των ιών μέσω αλλαγών στη γενετική τους αλληλουχία δεν είναι επίσης χρήσιμη, επειδή οι ιοί μπορούν να μεταλλαχθούν πολύ πιο γρήγορα από τα βακτήρια.
«Η αλληλουχία αλλάζει γρήγορα από εξελικτική άποψη», είπε ο Gustavo Caetano-Anolles, βιοπληροφορικάριος στο Ιατρικό Κολλέγιο Carle Illinois. «Πάνω από 4 δισεκατομμύρια χρόνια εξέλιξης, η ακολουθία έχει αλλάξει ξανά και ξανά μέχρι να γίνει αγνώριστη, και αυτό ονομάζεται κορεσμός».
Αλλά οι ιοί δεν είναι ζωντανοί. Δεν έχουν μεταβολισμό ή αντιγραφή εκτός εάν μολύνουν ένα κύτταρο και χρησιμοποιούν τους πόρους του ξενιστή για να αναπαραχθούν. Επειδή οι ιοί χρειάζονται έναν ξενιστή, αυτό υποδηλώνει ότι τα βακτήρια εξελίχθηκαν πρώτα, σωστά; Όχι τόσο γρήγορα. Στην πραγματικότητα, μέχρι πολύ πρόσφατα, οι περισσότεροι επιστήμονες πίστευαν ότι οι ιοί αναδύθηκαν από την αρχέγονη σούπα πριν από τα βακτήρια. Μια υπόθεση για την εμφάνιση της ζωής, που ονομάζεται «Κόσμος RNA», προτάθηκε για πρώτη φορά από τον Alexander Rich το 1962: Στην αρχή, πριν σχηματιστούν οι πρώτες βιολογικές οντότητες, μεμονωμένα μόρια RNA καταλύουν απλές χημικές αντιδράσεις και αποθηκεύουν βασικές γενετικές πληροφορίες στις αλληλουχίες τους. Σε κάποιο σημείο, αυτά τα μόρια εγκλωβίστηκαν, δημιουργώντας πρώιμη ζωή, και μόνο αργότερα άρχισε να αναδύεται το πιο πολύπλοκο μόριο DNA.
«Όλα τα βακτήρια έχουν δίκλωνο DNA, αλλά οι ιοί έχουν διαφορετικά είδη δομής – υπάρχουν γονιδιώματα DNA, γονιδιώματα RNA, δίκλωνα, μονόκλωνα…» είπε ο Anantharaman .
Το ότι ορισμένοι τύποι ιών περιέχουν μόνο RNA υποδηλώνει έντονα ότι οι ιοί προηγούνται των κυττάρων, είπε ο Anantharaman. Η υπόθεση του πρώτου ιού εξακολουθεί να είναι η πιο ευρέως αποδεκτή μεταξύ των εξελικτικών βιολόγων. Ωστόσο, πιο πρόσφατες ανακαλύψεις το αμφισβήτησαν. Η θεωρία του πρώτου βακτηρίου, γνωστή και ως αναγωγική υπόθεση, υποστηρίχθηκε το 2003 όταν Γάλλοι ερευνητές ανακάλυψαν έναν γιγάντιο ιό στη λάσπη ενός πύργου νερού στο Μπράντφορντ της Αγγλίας. Προηγουμένως εσφαλμένα αναγνωρισμένο ως βακτήριο, η ανακάλυψη του Mimivirus αμφισβήτησε τις μακροχρόνιες θεωρίες των μικροβιολόγων για την εξέλιξη του ιού.
«Αυτοί οι ιοί ήταν σχεδόν τόσο μεγάλοι όσο τα βακτήρια και είχαν κομμάτια μηχανημάτων που απαιτούνταν για την παραγωγή πρωτεϊνών», είπε ο Caetano-Anolles. «Ήταν σαν μια ενδιάμεση μορφή μεταξύ κυττάρων και ιών». Οι ερευνητές πρότειναν ότι ίσως αυτοί οι ιοί εξελίχθηκαν από αρχαία κύτταρα – αλλά αντί να αυξάνουν την πολυπλοκότητα τους καθώς εξελίχθηκαν, τα κύτταρα «έγιναν αναγωγικά», αφαιρώντας σταδιακά τις διαφορετικές βιολογικές τους λειτουργίες για να εξειδικευτούν και να εξαρτηθούν πλήρως από τα κύτταρα-ξενιστές. Ωστόσο, οι Anantharaman και Caetano-Anolles έχουν αμφιβολίες σχετικά με αυτή τη θεωρία. «Είναι μια πολύ γενική υπόθεση και οι άνθρωποι που την υποστηρίζουν συχνά εστιάζουν σε πολύ συγκεκριμένα παραδείγματα», είπε ο Anantharaman.
Για τον Caetano-Anolles, η συνεξέλιξη από έναν μόνο κοινό πρόγονο φαίνεται να είναι η πιο πιθανή προέλευση ιών και βακτηρίων. «Έχουμε ενσωματώσει viral υλικό στο μακιγιάζ μας από την αρχή», είπε. «Ίσως ο ιός είναι πραγματικά μέρος της όλης διαδικασίας του κυττάρου και θα πρέπει να θεωρείται ως ένα ολοκληρωμένο στοιχείο».
Η ίδια η έρευνα του Caetano-Anolles εξετάζει άλλα δομικά χαρακτηριστικά που μπορεί να κρατούν «μνήμη» αρχαίων ιών και βακτηρίων. Πιστεύει ότι τα κοινά σημεία στα σχήματα των πτυχών πρωτεϊνών σε ιούς και βακτήρια, κωδικοποιημένα εντός της γενετικής αλληλουχίας, υποδηλώνουν μια πιθανή προέλευση των αρθρώσεων. «Δημιουργήσαμε ένα ρολόι με πτυχώσεις, οπότε έχουμε το χρονοδιάγραμμα - και είναι οι καθολικές πτυχές, αυτές που είναι κοινές σε όλα, συμπεριλαμβανομένων των ιών, που έρχονται πρώτα», είπε.
Οι ερευνητές σε όλο το πεδίο συνεχίζουν να ανακαλύπτουν στοιχεία που υποστηρίζουν κάθε θεωρία προέλευσης. Ωστόσο, είναι απίθανο να καταλήξουμε σε μια οριστική απάντηση, είπε ο Anantharaman. «Προσπαθούμε να συμπεράνουμε ένα γεγονός που συνέβη πριν από 4 δισεκατομμύρια χρόνια», είπε ο Anantharaman. «Μπορούμε να κάνουμε πειράματα για να υποστηρίξουμε τη μία ή την άλλη υπόθεση, αλλά στην πραγματικότητα, είναι μια κατάσταση με κοτόπουλο και αβγό».
Ωστόσο η υπόθεση του πρώτου ιού εξακολουθεί να είναι η πιο ευρέως αποδεκτή μεταξύ των εξελικτικών βιολόγων.
Γεωδίφης με πληροφορίες από την Victoria Atkinson/Livescience
περισσότερα,
https://theconversation.com/were-viruses-around-on-earth-before-living-cells-emerged-a-microbiologist-explains-197880#:~:text=Because%20some%20modern%20viruses%20use,may%20have%20appeared%20before%20bacteria.
https://www.livescience.com/health/viruses-infections-disease/which-came-first-viruses-or-bacteria
