Mikropların DNA’sında gizlenen 30 bin yeni virüs keşfedildi

Russel McLendon

Bir araştırma ekibi, tek hücreli mikropların genomlarını incelerken, şaşırtıcı bir keşif yaptı: Mikropların DNA’sında ‘gizlenen’ ve daha önce bilinmeyen binlerce virüs ortaya çıkarıldı. Araştırmacılar, yeni bir makalede aktardıkları kadarıyla, farklı türden tek hücreli mikropların genomlarına yerleşmiş halde 30 binden fazla virüsün DNA’sına ulaştılar. Bilim insanları, virüs kökenli DNA’nın, bir konakçı hücrenin tam ve işlevsel durumda olan virüslerin çoğalmasına imkân sağlayabileceğini belirtiyor.

MİKROP DNA’SININ YÜZDE 10’UNU OLUŞTURUYORLAR

Avusturya’da bulunan Innsbruck Üniversitesi’nde virüsler üzerine çalışan bir çevrebilimci olan makale başyazarı Christopher Bellas, “Bu inceleme yoluyla böylesine çok virüs bulduğumuz için fazlasıyla şaşkınız” diyor: “Kimi durumlarda, bir mikrobun DNA’sının yaklaşık yüzde 10’unun saklanan virüslerden meydana geldiği açığa çıktı.”

Araştırmacılar, buldukları virüslerin konakçılarını hasta etmediğini ve hatta faydalı bile olabileceklerini belirtiyorlar. Yeni virüslerin bir kısmı, konakçı hücreyi enfekte etmeye çalışan öteki hastalık yayıcı virüsleri enfekte eden bir virüs türü olan ‘virofajlara’ benziyor. Bellas, “Mikropların genomlarında neden böylesine çok virüs bulunduğu şimdilik bilinmiyor” diyor: “En güçlü hipotezimiz, [içinde bulundukları] hücreyi tehlikeli virüslerin yol açtığı enfeksiyonlardan korudukları yönünde.”

Dünya’da yaşamak, gezegende en çok bulunan ve her türden yaşam biçimini toplu olarak enfekte eden biyolojik varlıklar olan virüslerle mücadele etmek manasına geliyor. Onlar hücresel konakçılarından faydalanmak amacıyla pek çok farklı taktiğe başvuran, büyük çeşitliliğe sahip yaratıklar.

KONAKÇIYLA ORTAKLAŞA BİR YAŞAM SÜRÜYORLAR

Virüslerin canlı olup olmadığına ilişkin anlamsal tartışmalardan bağımsız olarak, kendilerini tam anlamıyla diğer canlıların yaşamlarının içine sokarlar. Ve hatta bir kısmı, DNA’larını konakçı hücrelere eklemek yoluyla genomunun bir parçası haline gelerek çoğalır. Bahsi geçen olay bir üreme hücresinde gerçekleşirse, ‘endojen viral elementlere’ (kısaca EVE), yani konakçı bir türde bir kuşaktan diğerine aktarılan viral DNA’ya yol açabilir.

Bilim insanları, hayvanlar, bitkiler ve mantarlar da dahil olmak üzere, pek çok farklı organizmada EVE’lere rastladılar. Örneğin, memeli hayvanlar DNA’larında farklı viral parçacıklar taşır ve insan genomunun neredeyse yüzde 8’lik bir kısmı antik viral enfeksiyonlardan geriye kalan DNA’dan meydana gelir. Araştırma makalesinin yazarları, bu parçacıkların büyük kısmının artık işlevini yitirdiğini ve “genomik fosiller” olarak görüldüğünü belirtiyor. Gerçekleştirilen araştırmalar, EVE’lerin insanlarda ve diğer organizmalarda uyarlanabilir olabileceğini, büyük olasılıkla modern virüsleri hücreden uzaklaştırmaya yardım edebileceğini ortaya koyuyor.

Araştırmacılar, mikropların çoğu zaman devasa virüslerce enfekte edildiğine ve öldürüldüğüne dikkat çekerek, bu durumun pek çok tek hücreli ökaryot canlı bağlamında geçerli olduğunu vurguluyorlar. Şayet bir virofaj hâlihazırda bir konakçı hücrede yaşıyorsa, kendisini çoğaltmak yerine virofajlar yaratmak amacıyla dev bir virüsü yeniden programlayabilir ve potansiyel olarak konakçı hücreyi yok olmaktan kurtarabilir.

Yeni araştırmada aktarıldığına göre, yeni keşfedilen virüslerden elde edilen DNA, mikropların, virofaj DNA’sına benzeyen ve genomlarında bulunan ‘yerleşik’ virüsler sayesinde dev virüslerden kısmen olsa da korunmanın keyfini sürebileceğini gösteriyor.

HENÜZ AYDINLATILMAMIŞ BİR ALAN

Araştırmacılar, şu ana dek EVE’ler hakkındaki araştırmaların temelde hayvanlara ve bitkilere odaklandığını, Dünya’daki ökaryotik biyoçeşitlilik bağlamında çoğunluğu oluşturmalarına karşın -hayvan, bitki ya da mantar ailesine dahil olmayan ökaryotik organizmalar olan- ‘protistlere’ çok daha fazla ilgi gösterildiğini belirtiyorlar.

Avusturya’nın Tirol eyaletindeki bir dağ gölü olan Gossenköllesee’nin sularında keşfettikleri yeni bir virüs grubunu incelemeyi planlayan Bellas ve meslektaşları açısından mikrop DNA’sında saklanan binlerce yeni virüs keşfetmek asıl hedef değildi.

Bellas, “Başlangıç aşamasında, araştırmamızla yeni ‘Polinton benzeri virüslerin’ kökenini açığa çıkarmak istemiştik” diyor: “Bununla birlikte, bu virüslerin çoğunlukla hangi organizmaları enfekte ettiğini bilmiyorduk. Bu yüzden, DNA dizilimi bilinen mikropların tamamını testten geçirmek için geniş çaplı bir araştırma gerçekleştirdik.”

Bu doğrultuda, Avusturya’da bulunan Innsbruck Üniversitesi’nde devasa miktarlardaki bilgiyi verimli bir biçimde analiz edebilen yüksek performanslı bir bilgisayar kümesi olan Leo’nun yardımına başvurdular. Araştırmacılar, mikrop genomlarının çoğunda virofajlardan ve öteki virüslerden bulaşan genleri fark ettiklerinde, kullanıma açık tüm protist genom düzeneği taslaklarını düzenli biçimde incelemek amacıyla Leo’yu kullanarak daha fazla araştırma yapmaya karar verdiler.

Araştırmacılar EVE’leri “tek hücreli ökaryotik genomların tekrar eden ve birleşmesi güç olan bölgelerinde saklanmış halde” buldular ve kimi türlerde binlerce entegre virüsün, bu virüslerin daha önce bilinmeyen mühim bir protist genomu oluşturduğunu ortaya koyduğunu belirtiyorlar. Bunun yanı sıra, araştırma pek çok protist EVE’nin sadece genomik fosiller değil, aynı zamanda işlevsel virüsler olduğuna ilişkin kanıtları da ortaya çıkardı. Araştırmacılar, “Bulgular, bu öğelerin çeşitli dizilerinin bir konakçı virüs koruma sisteminin parçasını teşkil ediyor olabileceğini gösteriyor” diye izah ediyorlar.

Araştırma, Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde yayınlandı.

Yazının orijinali Science Alert sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)