کشف باورنکردنی درمورد نحوه تکثیر نوعی ویروس

ویروس‌ها مانند مبلمان برند ایکیا (IKEA) در دنیای زنده هستند (اشاره به تکثیر گسترده و ساده). در نوع مناسب سلول، چند دستورالعمل و چند ابزار سلولی می‌توانند تعدادی زیادی از قفسه‌های بیلی (قفسه‌های که ایکیا تولید می‌کند) عفونی را تولید کنند.

لازم نیست هیچ سازنده‌ی DIY برای جمع‌آوری مواد کل شهر را بگردد؛ ازلحاظ تئوری، اجرام نباید تفاوتی با هم داشته باشند. بااین‌حال کشف جدیدی نشان می‌دهد که حتی اگر دستورالعمل‌های ساخت ویروس‌ها در سلول‌های متعدد میزبان به‌صورت مجزا پخش شده باشند، حداقل یک طبقه از آن‌ها گرد هم آمده و می‌توانند تکثیر موفقیت‌آمیزی داشته باشند.

اخیرا گروهی از پژوهشگران دانشگاه مونپلیه در فرانسه، آزمایشی را روی گروهی از ویروس‌ها که ژنوم آن‌ها از بیش از یک قسمت مجزا ساخته شده است، انجام دادند. آنچه آن‌ها پیدا کردند، با برخی از فرضیات اساسی درمورد نحوه‌ی تکثیر ویروس‌ها کاملا در تضاد بود. برای درک عجیبی کشف آن‌ها، نیاز است که اول کمی درمورد اصول اولیه تکثیر ویروس‌ها بدانیم. به‌طور کلی، یک ویروس معمولی تقریبا از یک اسیدنوکلئیک که در یک لایه‌ی پوششی محافظت می‌شود، تشکیل شده است. پس از اینکه یک ویروس به‌صورت قاچاقی وارد یک سلول زنده شد، توالی اسید نوکلئیک او یا وارد کتابخانه‌ی ژنتیکی میزبان شده یا اینکه ابزارهای ملکولی سلول را مجبور می‌کند تا به تکثیر ویروس کمک کند.

به‌همین صورت به‌نظر می‌رسد که باتوجه‌به پراکنده شدن دستورالعمل‌های ژنتیکی در سلول‌های مختلف میزبان، این ویروس‌ها روش سختی برای تکثیر خود انتخاب کرده‌اند. روشی که موجب به وجود آمدن این سؤال می‌شود که اصلا چرا چنین روش عجیب‌و‌غریب تکثیری وجود دارد؟

بااین‌حال، ما نمی‌توانیم واقعا آن‌ها را کنار بگذاریم؛ انواع مختلفی از این پاتوژن‌های سریالی، گیاهان و قارچ‌ها را عفونی می‌کنند. همین چند سال پیش، پژوهشگران یکی از این نوع ویروس‌ها را پیدا کردند که حتی حیوانات را نیز عفونی می‌کرد. آن‌ها به‌سختی از بین می‌روند. آن سیکارد، متخصص بیماری‌شناسی گیاهی می‌گوید:

براساس برآوردها، احتمال اینکه یک ویروس چندجزئی درجریان انتقال، یک بخش ضروی از ژنوم خود را از دست بدهد، چنان بالاست که توانایی آن برای ایجاد عفونت یک معمای قدیمی بوده است.

پژوهشگران از رنگ‌آمیزی فلورسنت برای مطالعه مکان تحویل قطعات ژنومی مختلف ویروس در سلول‌های میزبان استفاده کردند

ظاهرا چیزی در دانش ما درمورد نحوه‌ی تولیدمثل ویروس از قلم افتاده است. یا مجموعه‌های کامل از دستورالعمل‌ها راه خود را به سلول‌های جدید باز می‌کنند یا مورد منحصربه‌فردی در حال اتفاق افتادن است. پژوهشگران برای بررسی عمیق‌تر این موضوع، از ویروس زردی بافت مرده‌ی باقلا (FBNSV) استفاده کردند؛ پاتوژنی از گیاهان نخود و لوبیا که از هشت بسته‌ی کروموزومی تشکیل شده است. آن‌ها از پروب‌های (کاوشگر) فلورسنت برای مکان‌یابی مکان‌ نهایی تحویل بخش‌های مجزای ژنوم ویروسی درون سلول‌های گیاهان باقلای عفونی استفاده کردند. پژوهشگران با استفاده از رنگ‌های مجزا برای پروب‌های مختلف و انجام آزمایش‌هایی برای بررسی ترکیبات قطعات جداگانه در هر سلول نتیجه گرفتند که احتمال اینکه تمام مولفه‌های ژنتیکی به‌طور تصادفی وارد یک سلول میزبان شوند، بسیار کم است.

موضوع جالب اینکه، به‌نظر نمی‌رسید جدایی قطعات ژنوم موجب جلوگیری از نسخه‌برداری از قطعات مختلف ویروس شود. این امر حتی درمورد قطعاتی که ازنظر حیاتی‌ترین عملکردهای ویروسی مانند تکثیر، ایجاد پوشش محافظ اطراف ویروس یا حرکت درون سلول‌های میزبان کامل نبودند، نیز مصداق داشت. استیفان بلانک، ویروس‌شناس می‌گوید:

به‌طور کلی ما نشان دادیم که قطعات مجزای ژنوم یک ویروس لزوما درون تک‌تک سلول‌های آلوده‌شده‌ی میزبان قرار نمی‌گیرند و تجمع یک قطعه‌ی ژنومی در یک سلول، کاملا مستقل از تجمع دیگر قطعات است.

نتایج نشان می‌دهد که محصولات یک‌سری از دستورالعمل‌های ژنتیکی ممکن است تاثیر از راه دوری داشته باشند و به فعال کردن قطعات در دیگر سلول‌ها کمک کنند. پژوهشگران در زمانی‌که به‌دنبال ملکول کدشده توسط قطعه‌ی ژنومی مسئول تکثیر بودند، شواهدی در حمایت از این فرضیه پیدا کردند. درحالی‌که کمتر از نیمی از سلول‌های گیاهی حاوی نسخه‌هایی از قطعه‌ی تکثیر بودند، حدود ۸۵ درصد از سلول‌ها محصول این قطعه را داشتند.

به‌طرز عجیبی، کل این فرایند بیشتر شبیه عملکرد یک ارگانیسم چندسلولی است که در آن سلول‌های جداگانه مجبور می‌شوند وظایف انفرادی را درجهت ساخت یک ویروس انجام دهند. بلانک می‌گوید:

این قابل تصور است که این روش چندسلولی زندگی بتواند در سیستم‌های مختلف ویروسی سازگار شود و به‌کلی افق جدیدی در پژوهش‌های ویروس‌شناسی بگشاید.