 |
| Mykowirusy, kapsyd. Swiss Institute of Bioinformatics, CC BY-SA 3.0 PL, Wikimedia Commons |
Będzie to opowieść o wirusach i eksklusomach. Miło jest spotkać podobny sposób myślenia u innych badaczy. Jeśli podobne pomysły rodzą się niezależnie, to znak, że chyba muszą istnieć obiektywne przesłanki. Że to raczej odkrywanie praw przyrody a nie tylko oznaka ludzkiej kreatywności. W rozważaniach na temat wirusów, czy są żywe czy nie, zwróciłem uwagę, że wiriony są niczym zarodniki, nasiona i inne propagule i dobrze poznanych organizmów (Czy wirusy są żywe i czy zaliczyć je do biotopu czy biocenozy? oraz Wirusy - co było pierwsze organizm komórkowy czy ekosystem?). Podobne porównania spotkałem w pracach Patryka Forterre. Naukowiec ten wyszedł z nieco innego punkty wyjściowego. Odnosił się do pytania ile jest wirusów. W różnych pracach podawana są olbrzymie liczby wirusów, obecnych w środowisku. (zobacz też Planeta wirusów. Czy wirusy sterują życiem na Ziemi? (książka Carla Zimmera). Forterre zwrócił uwagę, że o liczebności dębów w lesie nie świadczy liczba nasion – żołędzi, tylko rosnące drzewa. A wiriony wirusów są niczym nasiona, stadium spoczynkowe wirusa. Nie można więc mówić o liczebności wirusów tylko na podstawie liczebności wirionów w środowisku.
 |
| Grafika odnosząca się do diaspor. Wg. Czachorowski S., 1994. The role of disturbances and bariers in working and development of biocenosis. In: A. Richling, E. Malinowska, J. Lechnio (ed), Landscape research and its applications in environmental management. Warszawa, pp: 49-54. Na blogu wykorzystane także tu https://profesorskiegadanie.blogspot.com/2021/03/o-heterogonii-u-wrotkow-t-i.html |
Wg Foterrea żywą formą wirusa jest metabolicznie aktywny „wegetatywny stan autonomicznej replikacji”, czyli jego postać wewnątrzkomórkowa. Uczony ten w publikacjach z roku 2011, 2012 i 2013 roku, wprowadził termin wirokomórka lub rybowirokomórka. Wirokomórka ma bezsprzecznie budowę komórkową i odpowiada „żywej formie” wirusa, Natomiast wiriony są odpowiednikiem nasion lub zarodników organizmów wielokomórkowych.
Koncepcja wirokomórki sugeruje, że mylimy się twierdząc, że w większości środowisk „wirusów” jest dziesięć razy więcej niż komórek. Wirokomórki stanowiąc subpopulację komórek, czyli są to jedynie komórki zakażone. Jak wspomina Forterre w niektórych badaniach donoszono, że do 40% bakterii obecnych w bakterioplanktonie jest zakażonych wirusami. Tak więc jedynie 60% widocznych bakterii to bakterie „zdrowe” i bakterie w czystej postaci. Pozostałe 40% to wirokomórki a wiec komórki z obecnością wirusa w środku. Duża część komórek w społecznościach drobnoustrojów jest zakażona wirusami, w wyniku czego komórki te zachowują się inaczej niż komórki niezainfekowane. Te wirokomórki mogą się dzielić i Forterre sugeruje by nazywać je rybowirokomórkami.
 |
| Strona tytułowa publikacji Forterre. |
Forterre w swojej koncepcji wirokomórek podkreśla znaczenia wirusów jako kolebek nowej informacji genetycznej. Nowe geny powstają w sposób ciągły podczas replikacji lub rekombinacji genomów wirusowych w wirokomórkach za pomocą wszystkich mechanizmów molekularnych, o których wiadomo, że generują nowe geny w genomach komórkowych.
Wielu biologów ewolucyjnych uważa, że genomy wirusów powstają w wyniku postępującego narastania genów, przechwyconych od gospodarzy, przy czym wirusy uważa się za swoistego rodzaju złodziei-kieszonkowców, podkradających geny komórkowe. W przeszłości zauważono, że wirusy mogą czasami wychwytywać geny komórkowe i przenosić je do komórek biorców. W rezultacie wirusy często są uważane jedynie za pasywne nośniki genów komórkowych i przypuszcza się, że wszystkie geny wirusowe wywodzą się w całości z genomów bakterii, archeonów lub eukariotów. Wg Forterre nie potwierdzają tego jednak dane genomiczne, ponieważ większość genów w genomach wirusowych nie ma homologów komórkowych i tylko niewielki procent można powiązać z przodkami komórkowymi. W rzeczywistości integracja wirusa z genomami komórkowymi zachodzi prawdopodobnie częściej niż proces odwrotny. Ponadto, podczas gdy geny z blisko spokrewnionymi homologami komórkowymi są rzadkie w genomach wirusowych, zintegrowane wirusy i powiązane elementy stanowią dużą część większości genomów archeonów i bakterii a genomy eukariotyczne często zawierają dużo więcej genów (retro)wirusowych i retrotranspozonów niż genów eukariotycznych. Można zatem stwierdzić za Forterre, że komórki są gigantycznymi złodziejami-kolekcjonerami genów wirusowych. Zupełnie odwrócone role.
Ponieważ genomy wirusowe znacznie przewyższają liczbę genomów komórkowych w biosferze, ciągłe tworzenie nowych genów w wirokomórkach dobrze wyjaśnia ogromną ilość informacji biologicznej specyficznie przechowywanej w genomach wirusowych.
Zdaniem Forterre plazmidy i inne elementy związane z wirusami, takie jak transpozony należy uważać za część świata wirusów jako całości. Podobnie jak wirusy, te mobilne elementy wykorzystują komórki jako nośniki. Prawdopodobnie są one spokrewnione ewolucyjnie z wirusami. To ewolucyjne powiązanie jest łatwe do zrozumienia, ponieważ pojedynczy etap mutacji może przekształcić genom wirusa w plazmid, a jedyną różnicą między plazmidami a wirusami jest obecność w genomach wirusa genu(ów) kodującego(ych) białko(a) kapsydu. Jednak większość biologów nadal uważa plazmidy za przedłużenie genomów komórkowych (elementy pozachromosomalne), podczas gdy wg Forterre zamiast tego są to niezależne jednostki biologiczne, powiązane z wirusami. Na przykład nasze antropocentryczne i komórkowe poglądy na świat pozwalają nam stwierdzić, że pilusy koniugacyjne to „penisy bakteryjne” łączące bakterie męskie i żeńskie, podczas gdy w rzeczywistości są to „penisy plazmidowe” wykorzystywane przez plazmidy do rozmnażania się w nowych gatunkach! Zupełnie inne interpretowanie tych samych, obserwowanych procesów.
Publikacja Forterre wskazuje, że warto na nowo przemyśleć niektóre biologiczne ustalenia. Oprócz białek architektonicznych i replikacyjnych wiriony są pełne genów kodujących białka, których funkcją prawdopodobnie jest regulacja interakcji między wirusami a ich gospodarzami (ofiarami).
Eksklusom to swego rodzaju pojemnik, zawierający plazmidy, czyli pierścieniowe cząsteczki DNA. Wg niektórych konstatacji, eksklusom może być prekursorem dzisiejszego jądra komórkowego eukariontów. Eksklusomy odkryte zostały u ssaków. Komórki ssaków rozpoznają, grupują, sortują i utrzymują pozachromosomalne DNA z dala od chromosomalnego DNA. Wydzielają je w osobnych „pęcherzykach” – eksklusomach. Wg naukowców sugeruje to, że istnieje autonomiczny system obrony genomu komórki, który pozwala odróżnić własne, potrzebne DNA, od obcego lub prawdopodobnie już nieprzydatnego i usunąć niepotrzebne DNA z jądra komórkowego.
Część plazmidów, które trafiają do eksklusomu, pochodzi
spoza komórki, natomiast inne – zwane pierścieniami telomerowymi – z końcówek
chromosomów, czyli telomerów. Szczególnie w niektórych komórkach nowotworowych
fragmenty DNA z telomerów są regularnie odcinane i łączą się, tworząc
pierścienie. Nieusunięte w porę plazmidy teoretycznie mogłyby osadzić się w
chromosomach lub – w przypadku pochodzących od wirusów czy bakterii - ulec
translacji na szkodliwe dla funkcjonowania komórki białka.
Funkcje spełniane przez eksklusom nie zostały jeszcze dobrze poznane. Szwajcarscy naukowcy, którzy dokonali odkrycia uważają, że eksklusom
może odgrywać rolę w komórkowej pamięci immunologicznej. Od wielu lat
biolodzy na całym świecie badają specjalne białko, które przyczepia się do DNA,
także białka w formie plazmidu. W ten sposób prawdopodobnie uruchamia kaskadę
sygnałową, która pobudza komórki do wytwarzania i uwalniania substancji przekaźnikowych
stanu zapalnego. Informują one organizm, że może występować problem związany z
patogenem, takim jak wirus, który uzasadnia reakcję immunologiczną.
Naukowcy przypuszczają, że początki eksklusomu sięgają
wczesnych etapów ewolucji, gdy powstawały eukarionty. Według akceptowanych
obecnie koncepcji pierwsze komórki eukariotyczne powstały w wyniku fuzji bakterii z archeonem. Powstałe w wyniku fuzji pierścieniowe DNA, które
pochodziło z dwóch różnych organizmów, musiało zostać zorganizowane i
zabezpieczone przed degradacją. W miarę postępu ewolucji wykształcił się
mechanizm zapewniający automatyczne zamknięcie cząsteczek DNA w otoczce
błonowej – co ma miejsce w nowo odkrytym eksklusomie.
Jakkolwiek otoczka eksklusomu przypomina błonę otaczającą
jądro komórkowe, jest znacznie prostsza - ma szczeliny, które w otoczce jądra
można dostrzec tylko we wczesnych stadiach jej powstawania. Z czasem te luki
zamykają się lub są wypełniane specyficznymi białkami, natomiast w przypadku
eksklusomu nie dochodzi do dalszego rozwoju otoczki. Dlatego naukowcy stawiają
hipotezy o wczesnym ewolucyjnym powstaniu eksklusomów.
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz