Πώς οι ιοί μπορεί να έχουν οδηγήσει σε περίπλοκη ζωή

Ξυπνάς ένα πρωί με πόνο, με πυρετό, ρίγη, βουλωμένη μύτη και βήχα. Ένας ιός έχει κάνει μια εχθρική κατάληψη του κυτταρικού σας μηχανήματος για να παρασκευάσει τις δικές του πρωτεΐνες και να αναπαραχθεί. Γίνατε άθελά σας ένα άθλιο εργοστάσιο ιών που μυρίζει.

Αλλά δεν είστε μέρος του ιού μόνο όταν έχετε μολυνθεί από έναν ιό. Ένας αυξανόμενος όγκος στοιχείων υποστηρίζει την ιδέα ότι οι ιοί έπαιξαν ρόλο σε ένα από τα πιο σημαντικά άλματα πολυπλοκότητας στην εξέλιξη:τη μετάβαση από τους προκαρυώτες στους ευκαρυώτες. Οι προκαρυωτικοί οργανισμοί, που περιλαμβάνουν βακτήρια και αρχαία, ήταν από τα πρώτα έμβια όντα στη Γη. Τα απλά κύτταρά τους δεν έχουν πυρήνες ή άλλα οργανίδια όπως τα μιτοχόνδρια. Αυτές οι πολύπλοκες δομές είναι χαρακτηριστικό των ευκαρυωτικών οργανισμών, οι οποίοι περιλαμβάνουν όλα τα φυτά, τα ζώα και τους μύκητες.

Οι ευκαρυώτες έχουν επίσης υψηλότερο ποσοστό εγγενώς διαταραγμένων πρωτεϊνών (IDPs) από τους προκαρυωτικούς. Σε αντίθεση με τις εξαιρετικά δομημένες πρωτεΐνες που μπορεί να έχετε μάθει στη βιολογία του γυμνασίου, οι IDP έχουν εκτάσεις αμινοξέων που τους επιτρέπουν να είναι πιο ρευστοί. Αυτή η ρευστότητα με τη σειρά της τους επιτρέπει να ανταποκρίνονται γρήγορα σε πολλά διαφορετικά είδη κυτταρικών εντολών.

Το 2012, ο Keith Dunker του Πανεπιστημίου της Ιντιάνα και οι συνεργάτες του αναζήτησαν αυτές τις ενδεικτικές εκτάσεις αμινοξέων σε βάσεις δεδομένων ευκαρυωτικών και προκαρυωτικών πρωτεωμάτων. (Ένα πρωτεόμιο είναι το σύνολο των πρωτεϊνών που εκφράζονται από το γονιδίωμα ενός οργανισμού.) Βρήκαν αυτό που ονόμασαν ένα «καλά καθορισμένο χάσμα» μεταξύ των ποσοστών των IDPs που βρέθηκαν σε προκαρυώτες και ευκαρυώτες. Η περιεκτικότητα των προκαρυωτικών στο IDP δεν φαινόταν ποτέ να ξεπερνά το 28%. Οι ευκαρυώτες δεν φαινόταν ποτέ να ξεφεύγουν κάτω από το 32 τοις εκατό. Από πού λοιπόν προήλθε η αύξηση των εκτοπισμένων; Ο Dunker προτείνει ιούς.

Στην ίδια μελέτη, ο ίδιος και οι συνάδελφοί του εξέτασαν επίσης τα ποσοστά των IDP σε ιικά πρωτεώματα και διαπίστωσαν ότι κυμαίνονταν από 7,3 έως 77,3 τοις εκατό του πρωτεώματος, ανάλογα με τον ιό. Αυτό επικαλύπτεται με τα ποσοστά τόσο των προκαρυωτικών όσο και των ευκαρυωτικών, υποδηλώνοντας μια πιθανή γέφυρα μεταξύ των δύο τύπων κυττάρων.

Η τυπική εξήγηση για την προέλευση της σύνθετης ζωής είναι ότι οι ευκαρυώτες προέκυψαν αφού ένας προκαρυώτης κατάπιε έναν άλλο. Ο πνιγμένος προκαρυώτης στη συνέχεια έγινε το πρώτο οργανίδιο. Αλλά αυτή η υπόθεση δεν εξηγεί γιατί οι ευκαρυώτες έχουν τόσο υψηλά ποσοστά IDP. Ο Dunker και οι συνεργάτες του υποστηρίζουν ότι τα ευρήματά τους υποστηρίζουν μια διαφορετική μετάβαση. Ορισμένοι ιοί, όπως ο γιγαντιαίος μιμιός, έχουν περίπου το ίδιο ποσοστό διαταραγμένων πρωτεϊνών με ορισμένους ευκαρυώτες. Ένα βακτήριο θα μπορούσε να έχει καταπιεί έναν ιό μεγάλου DNA σε μια διαδικασία που ονομάζεται ευκαρυογένεση του ιού, δημιουργώντας τελικά έναν πυρήνα που ταιριάζει με τα υψηλά ποσοστά IDP των ευκαρυωτικών κυττάρων.

Ο Dunker είπε ότι πολλοί επιστήμονες υποθέτουν ότι όταν ένας ιός και ο ξενιστής έχουν κάτι κοινό, ο ιός το πήρε από τον ξενιστή. Αλλά θα μπορούσε να λειτουργήσει και με τον άλλο τρόπο. Όταν έψαξε για μια πιθανή εξήγηση για το εύρος των ποσοστών IDP μεταξύ ευκαρυωτών, προκαρυωτικών και ιών, ο Dunker άντλησε έμπνευση από τον Patrick Forterre του Ινστιτούτου Παστέρ στο Παρίσι, ο οποίος υποστήριξε ότι δεν είναι σαφές από ποιον τρόπο ρέουν όλα τα χαρακτηριστικά μεταξύ των ιών και των ιών και των ιών. οι οικοδεσπότες τους.

«Οι ιοί έχουν αυτό το τεράστιο φάσμα διαταραχών, από χαμηλό έως υψηλό», είπε ο Dunker. «Η διαταραχή μπορεί να έχει εξελιχθεί στον ιικό κόσμο για ιογενείς λειτουργίες και στη συνέχεια να έχει μεταφερθεί από τον ιό στον ξενιστή. Απλώς δεν ξέρουμε ποιος δρόμος πήγε."

Έτσι, την επόμενη φορά που θα χαλαρώσετε με τη γρίπη, με τη μιζέρια, να θυμάστε ότι χωρίς τους ιούς μπορεί να μην είχαμε ποτέ εξελιχθεί για να βγούμε από την αρχέγονη σούπα.

Για περισσότερα σχετικά με τους εκτοπισμένους, διαβάστε το άρθρο της Alla Katsnelson "The Shape-Shifting Army Inside Your Cells" στις QuantaMagazine.org .