მეცნიერებმა აღმოაჩინეს უცნაური მიკროორგანიზმი, რომელსაც, როგორც ჩანს, მხოლოდ ერთი მიზანი აქვს — საკუთარი თავის გამრავლება. ეს ორგანიზმი, პირობითი სახელით Sukunaarchaeum, იმდენად უჩვეულოა, რომ ის არა მხოლოდ აფერმკრთალებს ზღვარს უჯრედსა და ვირუსს შორის, არამედ გვაიძულებს, თავიდან დავფიქრდეთ სიცოცხლის წარმოშობის ერთ-ერთ უდიდეს თეორიაზე.
შემთხვევითი აღმოჩენა ოკეანის სიღრმეში
ყველაფერი მაშინ დაიწყო, როდესაც ცუკუბას უნივერსიტეტის (იაპონია) მკვლევრები ოკეანეში მცხოვრებ ერთუჯრედიან ორგანიზმს, დინოფლაგელატ Citharistes regius-ს (ერთუჯრედიანი წყლის ორგანიზმი, პლანქტონის სახეობა) სწავლობდნენ. მათი მიზანი ამ ორგანიზმის დნმ-ის სრული სეკვენირება (დნმ-ის მოლეკულის “გაშიფვრა”) იყო. თუმცა, მოსალოდნელი გენეტიკური მასალის გვერდით მათ აღმოაჩინეს პაწაწინა, წრიული დნმ-ის მოლეკულა, რომელიც ბაქტერია E. coli-ს გენომის (ორგანიზმის სრული გენეტიკური კოდი) ზომის მხოლოდ 5%-ია.
თავდაპირველად, მეცნიერებმა იფიქრეს, რომ ეს ლაბორატორიული არტეფაქტი (კვლევის მეთოდით გამოწვეული შეცდომა) იყო. მაგრამ განმეორებითმა ანალიზებმა დაადასტურა – ისინი სრულიად ახალ, აქამდე უცნობ ორგანიზმს წააწყდნენ, რომელიც თავისი მასპინძლის უჯრედში ცხოვრობს. გენეტიკურმა ანალიზმა აჩვენა, რომ ეს მიკრობი არის არქეა (ერთუჯრედიანი მიკროორგანიზმების ჯგუფი, რომელიც ბაქტერიებისგან განცალკევებულია და სიცოცხლის ერთ-ერთ უძველეს ფორმად ითვლება), თუმც ამას აქვს ვირუსის თვისებები.
უჯრედი ვირუსის სტრატეგიით: რას ნიშნავს ეს?
Sukunaarchaeum-ის (სახელი იაპონური მითოლოგიის პატარა ღვთაების პატივსაცემად შეირჩა) ყველაზე გასაოცარი თვისება მისი პარაზიტული ბუნებაა. მას თითქმის არ გააჩნია საკუთარი მეტაბოლური გზები (უჯრედში მიმდინარე ქიმიური რეაქციების ჯაჭვი, რომელიც ენერგიისა და საშენი მასალების წარმოქმნას ემსახურება). ეს ნიშნავს, რომ მას დამოუკიდებლად არ შეუძლია შექმნას სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანი მოლეკულები, როგორიცაა ამინომჟავები (ცილების საშენი ბლოკები) ან ნუკლეოტიდები (დნმ-ის საშენი ბლოკები). გადასარჩენად ის ყველაფერს თავის მასპინძელს “სტაცებს“.
ეს უკიდურესი დამოკიდებულება ძალიან ჰგავს ვირუსების სტრატეგიას. მაგრამ არის ერთი ფუნდამენტური განსხვავება:
- ვირუსებს არ შეუძლიათ საკუთარი თავის კოპირება. მათ სჭირდებათ მასპინძელი უჯრედის მექანიზმების „გატეხვა“ და გამოყენება, რათა გამრავლდნენ.
- Sukunaarchaeum-ს, მიუხედავად იმისა, რომ ყველაფერ დანარჩენს მასპინძლისგან იღებს, შეუძლია საკუთარი დნმ-ის გამრავლება. მისი გენომის დიდი ნაწილი სწორედ დნმ-ის კოპირების, მისი “წაკითხვისა“ და მის საფუძველზე ცილების აწყობის პროცესებს ემსახურება.
მიკრობის ინტენსიური ფოკუსირება თვითგამრავლებაზე, თითქმის ყველა მეტაბოლური შესაძლებლობის ხარჯზეც კი, ვირუსულ სტრატეგიებს წააგავს.
ეს აღმოჩენა გვაძლევს გასაოცარ შესაძლებლობას, დავინახოთ, როგორ შეიძლება მიმდინარეობდეს ევოლუცია რთულიდან მარტივისკენ.
ცოცხალი ნამარხი და “ზედმეტი ტვირთის” თეორია
რაც ყველაზე საინტერესოა, Sukunaarchaeum მარტო არ არის. მკვლევრებმა მსოფლიოს ოკეანეებიდან აღებულ წყლის სინჯებში ამ მიკრობის მსგავსი გენეტიკური მასალა მრავლად იპოვეს. “სწორედ მაშინ მივხვდით, რომ ჩვენ არა უბრალოდ ერთი უცნაური ორგანიზმი ვიპოვეთ, არამედ აღმოვაჩინეთ დიდი, აქამდე უცნობი არქეების შტოს პირველი სრული გენომი”, — ამბობს ნაკაიამა.
მეცნიერთა წინაშე ახლა ახალი გამოწვევებია:
- ფოტოს გადაღება: შეეცადონ, მიკროსკოპით დაინახონ და გადაუღონ ფოტო ამ მიკროსკოპულ ორგანიზმს, რომლის ზომა სავარაუდოდ 400 ნანომეტრზე (მეტრის მემილიარდედი) ნაკლებია.
- ფუნქციების შესწავლა: გაარკვიონ, რას აკეთებენ მისი უნიკალური ცილები და როგორ ურთიერთქმედებს ის თავის მასპინძელთან.
როდესაც მეცნიერები ამბობენ, რომ Sukunaarchaeum შესაძლოა გვიჩვენებდეს, “როგორ შეიძლება მიკროორგანიზმი ვირუსად გარდაიქმნას”, ისინი გულისხმობენ პროცესს, რომელსაც რედუქციული ევოლუცია ეწოდება.
წარმოიდგინეთ დამოუკიდებელი უჯრედი, როგორც მოგზაური უზარმაზარი ზურგჩანთით, რომელშიც გადარჩენისთვის საჭირო ყველა გენი უდევს. როდესაც ეს უჯრედი სხვა, რესურსებით მდიდარ უჯრედში იწყებს ცხოვრებას (ხდება პარაზიტი), მას ამდენი “ტვირთი” აღარ სჭირდება. ევოლუციის მანძილზე ის თანდათან “ყრის” ზურგჩანთიდან არასაჭირო გენებს, რადგან ეს ენერგიას ზოგავს.
Sukunaarchaeum სწორედ ამ პროცესის შუა ეტაპზე მყოფი “მოგზაურია”:
- მან უკვე მოიშორა ტვირთის უმეტესი ნაწილი: დაკარგა გენები საკვები ნივთიერებების წარმოქმნისთვის.
- მაგრამ ჯერ კიდევ შერჩენილი აქვს მთავარი: საკუთარი გამრავლების უნარი.
სწორედ ამიტომ უწოდებენ მას “ცოცხალ ნამარხს” — ის არის ევოლუციური პროცესის გაყინული, ცოცხალი კადრი, რომელიც გვიჩვენებს, როგორ შეიძლება გამარტივდეს რთული უჯრედი და დაემსგავსოს ვირუსს.
დიდი სამეცნიერო დებატები: საიდან გაჩნდნენ ვირუსები?
Sukunaarchaeum-ის აღმოჩენა ამყარებს ერთ-ერთ მთავარ თეორიას, მაგრამ ის ერთადერთი არ არის. ვირუსების წარმოშობაზე ორი ძირითადი, კონკურენტი ჰიპოთეზა არსებობს.
1. რედუქციული ჰიპოთეზა (უჯრედი პირველი იყო): ეს ის თეორიაა, რომელსაც Sukunaarchaeum შეესაბამება. მისი მიხედვით, ვირუსები თავდაპირველად რთული უჯრედები იყვნენ, რომლებიც პარაზიტული ცხოვრების წესის გამო გამარტივდნენ და დაკარგეს გენების უმეტესობა. (რთული → მარტივი)
2. ვირუსების პირველობის ჰიპოთეზა (ვირუსი პირველი იყო): ეს თეორია ამბობს, რომ ვირუსები უჯრედებამდე გაჩნდნენ ან მათთან ერთად, პარალელურად ვითარდებოდნენ. მილიარდობით წლის წინ, “პირველყოფილ ბულიონში” გაჩნდა თვითგამრავლებადი მოლეკულები (სავარაუდოდ, რნმ).
- გზა 1 (ვირუსული): ზოგიერთი მათგანი დარჩა მარტივ, პარაზიტულ ფორმად – ასე გაჩნდნენ ვირუსები.
- გზა 2 (უჯრედული): სხვები შემოისაზღვრნენ მემბრანით და საფუძველი ჩაუყარეს პირველ უჯრედებს.
ამ სცენარით, ვირუსები უჯრედების გამარტივებული შთამომავლები კი არ არიან, არამედ მათი უძველესი “ბიძაშვილები”. (მარტივი → რთული და მარტივი)
ორი თეორია და ერთი საიდუმლო
რომელი თეორიაა სწორი? ამაზე საბოლოო პასუხი ჯერ არ არსებობს. ეს ბიოლოგიის ერთ-ერთი უდიდესი საიდუმლოა. სავსებით შესაძლებელია, რომ სხვადასხვა ვირუსი სხვადასხვა გზით წარმოიშვა.
სწორედ ამიტომ არის Sukunaarchaeum-ის აღმოჩენა ასეთი მნიშვნელოვანი. ის არ წყვეტს დებატებს, მაგრამ პირველად გვაძლევს ხელშესახებ, ცოცხალ მტკიცებულებას, რომელიც რედუქციული ჰიპოთეზის სასარგებლოდ მეტყველებს.
ასევე დაგაინტერესებთ: ობელისკები – ახალი არმოჩენა მოკრობულ სამყაროში – https://gowell.ge/obelisks/
რომ შევაჯამოთ:
