ჩვენი სხეულის შემადგენელი უჯრედები ჯერ კიდევ მრავალ საიდუმლოს მალავენ საკუთარი წარმოშობის შესახებ. თუმცა, ცოტა ხნის წინ აღმოჩენილმა გიგანტურმა ვირუსები შესაძლოა, ერთ-ერთი ასეთი საიდუმლოს გასაღებს ფლობდნენ — უჯრედის ინსტრუქციების მთავარი საცავის, ბირთვის წარმოქმნის იდუმალებით მოცულ ამბავს.
ბირთვის ქონა ჩვენს ეუკარიოტულ უჯრედებს უჯრედული სიცოცხლის სხვა ფორმებისგან განასხვავებს. ბაქტერიებსა და არქეებში, დნმ-ის ხვეულები უბრალოდ უჯრედის წვენში, ღიად ტივტივებს.
უფრო კომპლექსური სიცოცხლე, მაგალითად, მცენარეები და ცხოველები საკუთარ გენეტიკურ მასალას სათუთად ახვევენ ცილების, სახელად ჰისტონების გარშემო, რომლებიც მოთავსებულია სპეციალურ უჯრედულ ორგანოიდში — სახელად ბირთვში.
საინტერესოა, რატომ მოხდა, რომ ეს ინსტრუქციები საკუთარ ციცქნა „ჭურჭელში“ ინახება?
2019 წელს, ტოკიოს უნივერსიტეტის ვირუსოლოგმა მასაჰარუ ტაკემურამ და მისმა კოლეგებმა აღმოაჩინეს გიგანტური ვირუსი, რომელიც ამების (Acanthamoeba castellanii) უჯრედს იტაცებს, რათა საკუთარი თავის გარშემო წარმოქმნას მტკიცე გარსის მსგავსი საფარი. მკვლევრებმა მას მედუზავირუსი უწოდეს, მითოლოგიური პერსონაჟის მიხედვით, რომელსაც ადამიანების გაქვავება შეეძლო.
ამჯერად, ტაკემურა ახალ ჰიპოთეზას გვთავაზობს, რომლის მიხედვითაც, უჯრედის ბირთვის ევოლუციაში ჩართული იყო ცილებით შეფუთული დნმ-ის ეს ნაწყვეტები. ჰიპოთეზა ამჟამად სამეცნიერო საზოგადოების მხრიდან მიმოხილვის პროცესშია.
როგორც სხვა მრავალი რამ ბიოლოგიაში, ეს ჰიპოთეტური პროცესიც არეულ-დარეული და რთულია, მაგრამ ტაკემურა ფიქრობს, რომ ყველაფერი შესაძლოა, მართლაც დაახლოებით ისე მოხდა, როგორც ახლა გიამბობთ.
შემოუსაზღვრელი დნმ-ის მქონე ადრეულ ეუკარიოტულ უჯრედებს გიგანტური ვირუსები აინფიცირებდნენ. ეს ვირუსები საკუთარი მიზნებისთვის უჯრედის ციტოპლაზმურ მემბრანას იყენებდნენ — გარშემო მჭიდროდ შემოიკრავდნენ, რათა ამით უჯრედში მიმდინარე ვირუსული გამრავლების (რეპლიკაცია) პროცესი დაეცვათ.
დროთა განმავლობაში, საკუთარი დნმ-ისთვის იგივეს გაკეთება დაიწყო მასპინძელმა უჯრედმაც, რათა ის ვირუსული თავდასხმისგან დაეცვა; ამავე დროს ჰისტოცენებისთვის წარმოქმნა გენები, რამაც მათი დნმ უფრო კომპაქტური გახადა — გენები ახლა ვირუსის დნმ-შიც გვხვდება.
მსგავსებებმა ჩვენი უჯრედის ბირთვის მემბრანებსა იმ მემბრანებს შორის, რომლებსაც ვირუსები უჯრედს შიგნით გამრავლებისთვის იყენებენ, მკვლევრებს აფიქრებინა, რომ „ჩვენმა სამემკვიდრეო უჯრედებმა ვირუსის მსგავსი სტრარეგია მოიფიქრეს, რათა საკუთარი გენომი ვირუსის მიერ მიტაცებისგან დაეცვათ“.
მედუზავირუსი უჯრედს შიგნით გასამრავლებლად საკუთარ ბუშტს არ აკეთებს, როგორც ამას სხვა ვირუსები, მაგალითად, პოლიო აკეთებს. ამის ნაცვლად, ის უჯრედის ბირთვში შესვლის გზას პოულობს და გამრავლებისათვის მასპინძლის მექანიზმებს იყენებს. შესაბამისად, გამრავლების დროს, ვირუსისა და მასპინძლის გენომს თანაარსებობა შეუძლიათ.
თუმცა, მედუზავირუსს თავის ამება მასპინძლის მსგავსად აქვს ჰისტონები და დნმ პოლიმერაზა, რაც იმაზე მიუთითებს, რომ ეს გენები გადაცემულია ვირუსულ გენომსა და მასპინძელს შორის.
ვირუსსა და ეუკარიოტულ უჯრედს შორის დნმ-ის ტრანსფერი სავარაუდოდ სხვა გზითაც მოხდა. მკვლევართა აზრით, ამებამ ძირითადი კაპსიდური ცილისვის გენები ვირუსისგან მიიღო.
„ვვარაუდობ, რომ ვირუსული დნმ-ის გამრავლების ცილა შეიძლება დაემატა მასპინძლის გენომს და ამით ევოლუციური უპირატესობა მოიპოვა“, — წერს ტაკემურა.
გიგანტური ვირუსების, მაგალითად, პოქსვირუსების უჩვეულოდ დიდი ოდენობის გენეტიკური მასალაა ჩაშიფრული 400-ზე მეტ ცილაში. ზოგიერთ მათგანს მიეკუთვნება ეუკარიოტებში არსებული ცილებიც, მაგალითად, ცილა, რომელიც ახურავს ინფორმაციულ რნმ-ს მაგრამ არ გვხვდება ბაქტერიებსა და არქეებში.
პოქსვირუსების პოლიმერაზის მოლეკულური ანალიზებით ასევე დადგინდა, რომ ის ახლო კავშირშია ეუკარიოტულ დნმ პოლიმერაზასთან.
ტაკემურა აღნიშნავს, რომ ამ ჰიპოთეზის მრავალ ნაწილს ჯერ შემოწმება სჭირდება. თუმცა, ის კარგად ემთხვევა უჯრედის ბირთვის ევოლუციის შესახებ არსებულ წამყვან თეორიას, რომლის მიხედვითაც, ბირთვის მემბრანა მომდინარეობს ადრეული ეუკარიოტული უჯრედების შიდა მემბრანიდან; ამავე დროს, ახალი ჰიპოთეზა გვეხმარება ამ ყველაფერში ჩართული ზოგიერთი პროცესის ახსნაში.
„ამ ახალ ჰიპოთეზას შეუძლია საფუძვლიანი გავლენა მოახდინოს ეუკარიოტული უჯრედის წარმოშობის კვლევებზე და შემოგვთავაზოს ბაზისი სამომავლო დისკუსიისთვის ეუკარიოტული უჯრედების ბირთვის ევოლუციაში ვირუსების ჩართულობის ირგვლივ“, — ამბობს კვლევის ავტორი, ტოკიოს უნივერსიტეტის ვირუსოლოგი მასაჰარუ ტაკემურა.
კვლევა ჟურნალ Frontiers in Microbiology-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია tus.ac.jp-ისა და ScienceAlert-ის მიხედვით.
