W niniejszym artykule zajmiemy się genealogią, ale dość szczególną. Pochodzenie wirusów współcześni naukowcy próbują wytłumaczyć na 3 sposoby [1]. Poniżej przedstawiamy te teorie.
1. Teoria koewolucji
Pierwszy sposób to wyewoluowanie wirusów, podobnie jak wszystkich biocząstek, z tzw. „bulionu prebiotycznego” i ewoluowanie w kierunku utworzenia pierwszej komórki. Współczesna modyfikacja tej teorii nazywana jest teorią koewolucji i polega na zrezygnowaniu z traktowania wirusów jako „półkomórek”, czyli jakby wstępu do utworzenia prawdziwej komórki.
W zamian za to proponuje się potraktowanie ich jako konglomeratu kwasów nukleinowych i białek na tyle skutecznych, żeby mogły „podczepić się” pod metabolizm prawdziwej komórki i razem z nią trwać, tzn. replikować się, czyli namnażać i dostosowywać do środowiska śródkomórkowego, a więc koewoluować.
2. Teoria wtórnej regresji
Drugi sposób to wtórna regresja. Wirusy są w niej traktowane jako „szczątki” wcześniej istniejących żywych komórek, które „postanowiły” przejść na pasożytniczy tryb życia, koewoluując regresywnie, czyli tracąc wszystko to, co nie jest potrzebne w warunkach życia śródkomórkowego.
Dwa powyższe sposoby tłumaczenia powstania wirusów są znane od dawna i dawno też wyczerpały swoje możliwości rozwiązania podstawowego problemu, czyli jak powstały wirusy. Pomysły te trwają nadal, ale już nie jako teorie, lecz bardziej jako poglądy na to, jak mogły powstać wirusy, ponieważ nie jest możliwe, aby te poglądy sprawdzić w sposób naukowy.
Jak możemy oceniać ewolucję wirusów, skoro nawet nie wiemy i nie mamy możliwości sprawdzenia kierunku zmian cząsteczek wirusowych? Mówiąc inaczej, nie wiemy nawet, czy wirusy ewoluują, czy dewoluują. Chyba, że do problemu podejdziemy ideologicznie – jak tam było, tak tam było, ważne, że była jakaś ewolucja.
3. Teoria ucieczki
Trzeci sposób wytłumaczenia problemu istnienia wirusów powstał stosunkowo niedawno. Budzi on pewne nadzieje, chociażby z punktu widzenia możliwości jego weryfikacji, a przynajmniej konfirmacji i/lub falsyfikacji. Nazwano go teorią ucieczki.
W świetle trzeciej teorii wirusy nie powstawały jako osobne i niezależne konstrukty ewolucyjne, ale są w istocie fragmentami już istniejącej w przyrodzie maszynerii genetycznej, w związku z pojawieniem się komórek. Wirus mógłby więc być fragmentem DNA lub RNA, który opuścił jedną komórkę, przenosząc się do innej. W tej koncepcji każdy „przenaszalny” fragment kwasu nukleinowego opakowany wtórnie białkami, w części enzymatycznymi, w części strukturalnymi i ew. otoczką tłuszczową nabywaną podczas przechodzenia przez błonę komórkową, byłby wirusem w formie albo wiriona, albo nukloekapsydu.
W myśl tej teorii wirusami mogą stać się transpozony oraz plazmidy. Przypomnijmy wstępne nasze założenie, że „nagi” kwas nukleinowy to wiroid, zaś wirus to albo wirion, albo nukleokapsyd. Swoją drogą ciekawym byłoby zastanowić się nad możliwymi mechanizmami utworzenia wirusa z wiroidu w obecnych warunkach panujących na Ziemi. Sam proces wydaje się być bardzo prawdopodobny. Konsekwencją nie do przecenienia – zarówno z punktu widzenia światopoglądowego, a być może filozoficznego, jak i praktycznego – wynikającą z teorii ucieczki jest wniosek, że źródłem wirusów, być może jedynym, są żywe komórki.
Komórkowe pochodzenie wirusów?
Wirusy zatem muszą być w świetle tej teorii zjawiskiem wtórnym do pojawienia się życia na Ziemi i byłyby „produkowane” przez komórki. Pojawił się już nawet pogląd, że proces tworzenia wirusów to naturalny proces usuwania przez komórkę uszkodzonego, lub w inny sposób zaburzającego funkcjonowanie komórki, części aparatu genetycznego.
Sprawa jest skomplikowana. Z punktu widzenia obecnej wiedzy oraz dominującego paradygmatu w obrębie nauk przyrodniczych chyba nie do rozwiązania, przynajmniej w najbliższym czasie. Co prawda krystalizuje się powoli pogląd, że organizmy wielokomórkowe są pochodną „współpracy” wirusów, prowadzący do wniosku, że żywe komórki powstały ze „zlepiania się” wirusów, ale trudno ten pogląd potraktować poważnie. Z drugiej strony, być może właśnie dlatego należy to zrobić, bo w historii nauki wiele niedorzecznych, nieprzypilnowanych poglądów przybrało postać teorii i zdobyło swoich zwolenników, jak frenologia czy eugenika.
Pogląd ten zasadza się na obserwacji wynikającej z analizy sekwencji kwasów nukleinowych wirusów oraz ludzkich, że ok 30% genomu ludzkiego można przypisać różnym wirusom. Część tych sekwencji jest traktowana jako „kopalne wirusy”, czyli wirusy, które wbudowały się w genom ludzki miliony lat temu. Udowodniono, że współcześnie przynajmniej jeden wirus, HHV-6, może zostać wbudowany do ludzkiego DNA. Ten zbiór sekwencji DNA, który podejrzewamy o genezę wirusową, nazywamy wiromem [2].
Jednak obserwację tę można lepiej wytłumaczyć mechanizmem odwrotnym, a więc „gubieniem” czy też „pozbywaniem” się przez komórkę części swojej puli RNA oraz ruchomych fragmentów DNA do środowiska. Dobrym pytaniem jest, w jakich warunkach i jakim mechanizmem mógłby taki proces zachodzić.
Być może zajmiemy się i tym problemem, ale na pewno nie w głównym nurcie artykułów, które są pisane z myślą o przybliżeniu świata wirusów zarówno od strony zjawisk biologicznych, jak i od strony praktycznej, czyli zastosowania tej wiedzy w kwestiach medycznych, czy to rozpoznania procesu chorobowego, czy też możliwości zapobiegania mu.
Przeczytaj drugą część artykułu, w której opisujemy pochodzenie wirusów.
O autorze:
Dariusz Struski – lekarz medycyny, specjalista w dziedzinie medycyny rodzinnej z trzydziestodwuletnim stażem pracy w Polsce, Szwecji, Norwegii. W przeszłości kierownik Ośrodka Kształcenia Lekarzy Rodzinnych we Wrocławiu. Obecnie wykładowca z zakresu Evidence Based Medicine (Medycyny opartej na faktach) oraz medycy rodzinnej, ze szczególnym zainteresowaniem dotyczącym chorób zakaźnych.
Przypisy:
[1] Goździcka-Józefiak A. (red.), Wirusologia, wyd. I, Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2019; Prescott L.M., Microbiology, wyd. V, The McGraw–Hill Companies, 2002.
[2] Mandell. Douglas, and Bennett s Principles and Practice of Infekctious Diseases, wyd VIII. 2015.
