Οι ιοί είναι κυρίαρχοι οδηγοί της ανθρώπινης εξέλιξης, σύμφωνα με μια νέα μελέτη

Ιός

Σε μια νέα μελέτη, η οποία δημοσιεύθηκε στην επιστημονική επιθεώρηση eLife, οι ερευνητές περιγράφουν την εφαρμογή αναλύσεων μεγάλων δεδομένων για να αποκαλύψουν την πλήρη έκταση του επηρεασμού των ιών στην εξέλιξη του ανθρώπου και άλλων θηλαστικών.

Τα ευρήματα της μελέτης δείχνουν ότι το 30 τοις εκατό του συνόλου των προσαρμογών των πρωτεϊνών από την εποχή της απόκλισης των ανθρώπων από τους χιμπαντζήδες έχει οδηγηθεί από τους ιούς.

Όταν συμβαίνει μια περιβαλλοντική αλλαγή, τα είδη είναι σε θέση να προσαρμοστούν στην αλλαγή λόγω μεταλλάξεων στο DNA τους. Παρά το γεγονός ότι αυτές οι μεταλλάξεις συμβαίνουν τυχαία, κάποιες από αυτές κάνουν τον οργανισμό να προσαρμοστεί καλύτερα στο νέο του περιβάλλον. Αυτές είναι γνωστές ως προσαρμοστικές μεταλλάξεις.

Κατά την τελευταία δεκαετία, οι επιστήμονες έχουν ανακαλύψει ένα μεγάλο αριθμό προσαρμοστικών μεταλλάξεων σε μια ευρεία ποικιλία από τοποθεσίες στο γονιδίωμα των ανθρώπων και άλλων θηλαστικών.

Το γεγονός ότι οι προσαρμοστικές μεταλλάξεις είναι τόσο διάχυτες αποτελεί ένα μυστήριο. Τι είδους περιβαλλοντική πίεση θα μπορούσε ενδεχομένως να οδηγήσει σε τόσο μεγάλη προσαρμογή σε τόσα πολλά σημεία του γονιδιώματος;

Οι ιοί είναι ιδανικοί υποψήφιοι δεδομένου  ότι είναι πάντα παρών, συνεχώς μεταβαλλόμενοι και αλληλεπιδρούν με εκατοντάδες χιλιάδες πρωτεΐνες.

«Όταν έχουμε μια πανδημία ή επιδημία σε κάποιο σημείο στην εξέλιξη, ο πληθυσμός που στοχεύεται από τον ιό είτε προσαρμόζεται ή εξαφανίζεται», αναφέρουν οι ερευνητές στη μελέτη τους. «Το γνωρίζαμε αυτό, αλλά αυτό που πραγματικά μας εξέπληξε είναι η δύναμη και η σαφήνεια του προτύπου βρήκαμε».

Προηγούμενες μελέτες σχετικά με τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των ιών και των πρωτεϊνών έχει επικεντρωθεί σε μεμονωμένες πρωτεΐνες που εμπλέκονται άμεσα στην ανοσολογική απόκριση.

Αυτή είναι η πρώτη μελέτη που λαμβάνει μια σφαιρική ματιά σε όλα τα είδη των πρωτεϊνών. «Η μεγάλη πρόοδος  εδώ είναι ότι δεν είναι μόνο πολύ εξειδικευμένες πρωτεΐνες του ανοσοποιητικού που προσαρμόζονται κατά των ιών, αλλά λίγο πολύ οποιοδήποτε είδος πρωτεΐνης που έρχεται σε επαφή με ιούς μπορεί να συμμετέχει στην προσαρμογή κατά των ιών. Αποδεικνύεται ότι υπάρχει τουλάχιστον τόση προσαρμογή εκτός της ανοσολογικής απόκρισης, όσο και μέσα σε αυτή», αναφέρουν επίσης οι ερευνητές στη μελέτη τους.

Το πρώτο βήμα της ομάδας ήταν να εντοπιστούν όλες τις πρωτεΐνες που είναι γνωστό ότι αλληλεπιδρούν φυσικά με ιούς. Έπειτα μετά την ανάλυση δεκάδων χιλιάδων επιστημονικών δημοσιεύσεων, κατέληξαν σε μια λίστα 1,256 πρωτεϊνών.

Το επόμενο βήμα ήταν να κατασκευάσουν αλγόριθμους μεγάλων δεδομένων έτσι ώστε να καθορίσουν τις γονιδιωματικές βάσεις δεδομένων και να συγκρίνουν την εξέλιξη των πρωτεϊνών που αλληλεπιδρούν με τους ιούς με εκείνη άλλων πρωτεϊνών.

Τα αποτελέσματα της ανάλυσής τους αποκάλυψαν ότι οι προσαρμογές έχουν συμβεί τρείς φορές συχνότερα σε πρωτεΐνες που αλληλεπιδρούν με τους ιούς σε σχέση με άλλες πρωτεΐνες. Η ανακάλυψη αυτή ότι αυτή μάχη με τους ιούς, μας έχει διαμορφώσει από όλες τις απόψεις είναι βαθιά.

Όλοι οι οργανισμοί ζουν με ιούς για δισεκατομμύρια χρόνια. Η νέα μελέτη δείχνει ότι οι αλληλεπιδράσεις αυτές έχουν επηρεάσει κάθε μέρος των κυττάρων. Οι ιοί επισκιάσουν σχεδόν κάθε λειτουργία των κυττάρων ενός ξενιστή οργανισμού με σκοπό την αναπαραγωγή τους και εξάπλωση τους, έτσι είναι λογικό ότι θα οδηγούν την εξέλιξη του κυτταρικού μηχανισμού σε μεγαλύτερο βαθμό από ότι άλλες εξελικτικές πιέσεις όπως η θήρευση ή οι περιβαλλοντικές συνθήκες.

Η μελέτη επίσης, ρίχνει φως σε κάποια μακροχρόνια βιολογικά μυστήρια, όπως γιατί στενά συγγενικά είδη έχουν εξελίξει διαφορετικούς μηχανισμούς οι οποίοι εκτελούν πανομοιότυπες κυτταρικές λειτουργίες, όπως η αντιγραφή του DNA ή την παραγωγή μεμβρανών.

Παραπομπές

David Enard,  Le Cai Carina Gwennap, Dmitri A Petrov. Viruses are a dominant driver of protein adaptation in mammals. eLIFE (2016). DOI: 10.7554/eLife.12469

ΑΝΔΡΕΑΣ ΓΡΗΓΟΡΙΟΥ

Παιδί της επιστήμης και της τεχνολογίας, παρέα με ένα γάτο κοιτάζει το σύμπαν και θέτει ερωτήσεις

You may also like...

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *