ويميز وجود النواة، مخزن التعليمات الرئيسي للخلية، الخلايا حقيقية النواة لدينا عن أشكال الحياة الخلوية الأخرى. وتميل البكتيريا والعتائق (الجراثيم البدائية)، إلى أن يكون لها ببساطة حلقة كبيرة أو امتداد مفتوح من الحمض النووي العائم في عصاراتها الخلوية.
وتخزن الحياة الأكثر تعقيدا، مثل النباتات والحيوانات، مادتها الجينية ملفوفة بدقة حول بروتينات تسمى الهستونات، مخفية بعيدا في حجرة خلوية خاصة بها، وهي عضية متخصصة نسميها النواة.
وفي عام 2019، اكتشف عالم الفيروسات بجامعة طوكيو، ماساهارو تاكيمورا وزملاؤه، فيروسا عملاقا يمكنه إجبار خلية أميبا (Acanthamoeba castellanii) على تكوين غلاف صلب يشبه القشرة حول نفسها. وأطلقوا عليه اسم medusavirus، تيمنا بالحماية الأسطورية التي يمكن أن تحول الناس إلى حجر.
والآن، اقترح تاكيمورا فرضية جديدة حول تطور النواة التي تتضمن هذه الأجزاء من الدنا المعبأ بالبروتين، في مراجعة للأدبيات العلمية الحالية.
وكما هو الحال مع العديد من الأشياء في علم الأحياء، فإن هذه العملية الافتراضية فوضوية ومعقدة، ولكن تاكيمورا يعتقد أنها ربما تكون قد حدثت في شيء مثل هذا.
وأصيبت الخلايا حقيقية النواة المبكرة ذات الحمض النووي غير المرتبط بفيروسات عملاقة. واستفادت هذه الفيروسات من الغشاء السيتوبلازمي للخلية، وجذبته بإحكام لحماية عملية تكاثر الفيروس داخل الخلية.
وبمرور الوقت، فعلت الخلية المضيفة الشيء نفسه مع الحمض النووي الخاص بها، للمساعدة في حمايتها من الهجوم الفيروسي، مع تطوير جينات الهستونات التي جعلت الحمض النووي أكثر إحكاما - الجينات الموجودة الآن أيضا في الحمض النووي الفيروسي.
وأدت أوجه التشابه بين الأغشية التي تستخدمها الفيروسات للتكاثر داخل الخلايا، وأغشية النواة لدينا، إلى الشك في أن "خلايا أسلافنا ابتكرت استراتيجية شبيهة بالفيروس لحماية جينومها من هجوم الفيروسات".
ولا يصنع medusavirus فقاعته الخاصة للتكاثر في الداخل، مثل الفيروسات الأخرى كشلل الأطفال. وبدلا من ذلك، تجد طريقها إلى نواة الخلية وتستخدم آلية المضيف للتكرار. وبالتالي، يمكن أن يتعايش كل من الجينوم الفيروسي والمضيف أثناء التكاثر.
ولكن فيروس medusavirus يحتوي على جينات هيستون وDNA polymerase تماما مثل مضيفي الأميبا، ما يشير إلى أن هذه الجينات تنتقل بين الجينوم الفيروسي والمضيف.
وكتب تاكيمورا: "أتوقع أن جزءا من تكاثر الحمض النووي الفيروسي ربما ساعد في تكاثر الجينوم المضيف، وأثبت أنه مفيد من الناحية التطورية".
وترمز الكميات الكبيرة غير المعتادة من المادة الجينية للفيروسات العملاقة، مثل فيروسات الجدري، لأكثر من 400 بروتين. وبعض هذه البروتينات موجودة أيضا في حقيقيات النوى، مثل البروتين الذي يغطي الحمض النووي الريبي، ولكنه غير موجود في البكتيريا أو العتائق.
ويشير تاكيمورا إلى أنه ما تزال هناك أجزاء كثيرة من هذه الفرضية تحتاج إلى اختبار. ولكنها تتماشى مع النظرية الرائدة لتطور النواة - أن الأغشية النووية جاءت من الغشاء الداخلي للخلايا حقيقية النواة المبكرة - وتساعد في تفسير بعض العمليات التي ربما تكون متورطة.
وأضاف: "يمكن أن تؤثر هذه الفرضية الجديدة المحدثة بشكل كبير على دراسة أصول الخلايا حقيقية النواة وتوفر أساسا لمزيد من المناقشة حول مشاركة الفيروسات في تطور الخلاايا حقيقية النواة".
ونُشر هذا البحث في مجلة Frontiers in Microbiology.
المصدر: ساينس ألرت