ویروس کرونا، ترکیبی از دو نوع ویروس مختلف است

یکی از سؤالات اولیه درباره‌ دنیاگیری کووید ۱۹ این است: ویروس عامل این بیماری از کجا آمد و چگونه ویروسی که ظاهرا هرگز پیش از آن انسانی را عفونی نکرده بود، ناگهان در گونه‌ ما ظاهر شد و توانست در چند ماه از چین به سرتاسر جهان گسترش پیدا کند؟

نتایج تجزیه‌ و‌ تحلیل‌های ژنومی ویروس مبهم بوده است. براساس برخی تجزیه‌ و‌ تحلیل‌ها، منشأ آن جمعیت محلی خفاش‌ ها است. برخی دیگر بر تشابه ویروس با ویروس کرونا پانگولین‌ها تاکید می‌کنند که ممکن است به‌دلیل تجارت حیوانات وحشی به این منطقه آورده شده باشد. ایده‌ هایی نیز درباره‌ منشا آزمایشگاهی ویروس مطرح شده و برخی نیز آن را به‌عنوان سلاح زیستی می‌ دانند که البته این ادعاها چندان مبتنی‌بر شواهد نبوده است.

اکنون گروه پژوهشی مستقر در آمریکا مجموعه‌ بزرگی از ژنوم‌های ویروسی را به‌طور گسترده تجزیه‌ و تحلیل کرده است. نتایج بررسی‌ های این گروه نشان می‌ دهد ژنوم ویروس با مشارکت چندین قطعه ژنومی ساخته شده است که بخش اعظم آن از خفاش‌ ها می‌آید؛ ولی پانگولین‌ ها نیز نقش مهمی در آن ایفا می‌کند.

پژوهشگران در جست‌وجو برای یافتن پاتوژن‌های حیوانی خطرناک در آزمایشگاهی در یائونده کامرون، خفاشی را بررسی می‌ کنند.

نوترکیبی

چگونه قطعاتی از ویروس از گونه‌های مختلف باهم ترکیب می‌شوند؟ بیولوژی پشت‌صحنه‌ی آن ترفند منحصربه‌فرد ویروسی درزمینه‌ فرایند بیولوژیکی رایج است: نوترکیبی. در سلول‌ ها، نوترکیبی بخشی طبیعی از ژنتیک است. وقتی دو مولکول DNA شباهت‌های گسترده‌ای باهم داشته باشند، این امکان وجود دارد قطعاتی را باهم مبادله کنند. نتیجه‌ این فرایند مولکولی ترکیبی است: قطعه‌ای از DNA از قطعه‌ای والدی و پس از آن قطعه‌ای از دیگری. درنتیجه، برخی از اختلافات میان دو مولکول والدی درهم آمیخته می‌شود و از هر والد برخی از آن‌ها در مولکول نهایی وجود خواهد داشت.

نوترکیبی بخشی طبیعی از تکثیر سلول‌های پیچیده است. اگر فرزندی داشته باشید، به او مجموعه‌ای از کروزموزوم‌ها را منتقل کرده‌اید که ترکیبی از کروموزوم‌هایی است که پدر‌و‌مادرتان به شما داده‌اند. نوترکیبی می‌تواند در سلول‌های ساده‌تر نیز رخ دهد. این همان ابزار اصلی است که از آن برای مهندسی ژن‌های جدید یا تغییریافته به ژنوم باکتری استفاده کرده‌ایم.

از‌آنجاکه مولکول‌هایی که نوترکیبی انجام می‌دهند ازنظر مولکول‌های DNA که با آن‌ها کار می‌کنند انتخابی عمل نمی‌ کنند، DNA ویروس‌هایی که سلول‌ها را عفونی می‌کنند، اگر بیش از یک سویه از ویروس یک سلول واحد را آلوده کرده باشند، گاهی می‌ توانند نوترکیبی حاصل کنند.

RNA

کسانی که ویروس کرونا را از نزدیک دنبال می‌کنند، ممکن است تعجب کنند در اینجا چه چیزی رخ می‌ دهد؟ تمام این نوترکیبی بین مولکول‌های DNA رخ می‌دهد؛ اما ژنوم ویروس کرونا از RNA تشکیل شده است؛ بنابراین، چرا باید چنین فرایندی در اینجا انجام شود؟ پاسخ این است که در اینجا دقیقا چنین چیزی رخ نمی‌ دهد؛ اما فرایندهای دیگر اساسا همان کار را انجام می‌ دهند و قطعاتی از RNA را برای تشکیل ترکیبات ژنتیکی متمایز باهم ترکیب می‌ کنند. به‌عنوان مثال، ویروس آنفلوانزا ژنوم خود را در هشت مولکول مختلف می‌ پراکند و به سلول‌ های آلوده‌ شده با بیش از یک سویه از ویروس آنفلوانزا این امکان را می‌دهد ذرات ویروسی تولید کنند که ترکیبی تصادفی از دو سویه دارند.

ژنوم ویروس کرونا مولکول RNA بلند و واحدی است؛ بنابراین، این نوع نوترکیبی در اینجا رخ نمی‌ دهد؛ اما می‌ تواند نوترکیبی حاصل کند. آنزیمی که ژنوم RNA را نسخه‌ برداری می‌کند، از انتهایی به انتهای دیگر حرکت می‌کند و همان‌طور‌که پیش می‌رود، نسخه‌ای از ژنوم را می‌ سازد. اگرچه گاهی اوقات آنزیم مذکور متوقف می‌ شود و مولکول در حال کپی‌ را رها می‌ کند. در این حالت، آنزیم همچنان به نسخه‌ی ناقص خود آویزان است. در بسیاری از مواقع، فرایند نسخه‌ برداری بی‌نتیجه می‌ ماند؛ اما در مواقع دیگر، آنزیم می‌ تواند به ژنوم جدیدی بچسبد و از آن نسخه برای انتخاب محلی استفاده کند که ترکش کرده بود. مسئله‌ی بسیار مهم این است: مولکول جدیدی که آنزیم با آن نسخه‌برداری مجدد را آغاز کرده می‌کند، لازم نیست همان مولکولی باشد که در ابتدا در حال نسخه‌ برداری از آن بوده است؛ بلکه فقط باید شبیه مولکولی باشد که در آغاز در حال نسخه‌ برداری است و لازم نیست یکسان باشد. درنتیجه، این فرایند می‌ تواند امکان نوترکیبی میان ویروس‌هایی را فراهم کند که از دیدگاه تکاملی ارتباط نسبتا دوری باهم دارند. تمام کاری که باید انجام دهند آلوده‌کردن میزبان است.

تبادل ژن‌ها

حال که می‌ دانیم نوترکیبی چگونه می‌تواند اتفاق افتد، چگونه جست‌وجو برای ویروس را آغاز کنیم؟ نکته‌ مهم این است که اکنون توالی‌های زیادی از ویروس کرونا از تعداد زیادی میزبان مختلف داریم که در پایگاه‌های داده عمومی دردسترس هستند. پژوهشگران بهداشت عمومی از دَه‌ها منبع خفاش نمونه‌برداری کرده‌اند تا به‌دنبال سویه‌هایی بگردند که ممکن است بتواند همه‌گیری را آغاز کند.

برای تجزیه‌و‌تحلیل جدید نیز، گروه پژوهشی با مجموعه‌ای متشکل ‌از ۴۳ ویروس کرونای مختلف از گونه‌هایی همچون توالی‌های مشابه SARS-CoV-2 در پانگولین‌ها و خفاش‌ها و انسان‌ها کار خود را آغاز کردند. تجزیه‌و‌تحلیل پایه‌ای تأیید کرد SARS-CoV-2 بیش از همه به تعدادی از ویروس‌ها نزدیک است که از خفاش‌ها جدا شده بودند؛ اما مناطق مختلف ویروس کم‌و‌بیش با ویروس‌های خفاش متفاوتی مرتبط بودند. به‌عبارت‌دیگر، شما قطعه‌ای طولانی از RNA را می‌بینید که بیشتر شبیه یکی از ویروس‌ های خفاش‌ ها است؛ ولی به‌ طور ناگهانی توالی تغییر و به ویروس دیگری از خفاش‌ها شباهت بیشتری پیدا می‌کند. این نوع الگو دقیقا همان چیزی است که از نوترکیبی انتظار دارید؛ جایی که تبادل میان دو مولکول مختلف موجب تغییری ناگهانی در توالی در نقطه‌ای می‌شود که در آن مبادله انجام شده است.

پروتئین اسپایک

استثنایی مهم درباره‌ ترکیب‌ ویروس‌ های خفاش وجود داشت: پروتئین اسپایک که روی سطح ویروس قرار دارد و به سلول‌های انسانی متصل می‌شود. در اینجا، پژوهشگران دقیقا همان چیزی را پیدا کردند که مطالعات قبلی نشان داده بود: قطعه‌ای مهم از پروتئین اسپایک، یعنی همان قطعه‌ای که تعیین می‌کند این پروتئین با کدام‌یک از پروتئین‌ های موجود روی سلول‌ های انسانی تعامل برقرار کند و طی نوترکیبی و از نسخه‌ پانگولین ویروس می‌ آمد. به‌عبارت‌دیگر، ایده‌های پژوهش‌های قبلی درست بودند: «SARS-CoV-2 بیشترین نزدیکی را با ویروس‌ های خفاش و SARS-CoV-2 بیشترین ارتباط را با ویروس‌های پانگولین دارد». این نتیجه‌گیری به منطقه‌ ای از ژنوم بستگی دارد که به آن نگاه می‌ کنید.

اطلاعات دیگری که از این مطالعه حاصل می‌شود، نشانگر مناطقی است که تغییرات ایجادشده در پروتئین‌های ویروس را تحمل می‌کند. ناتوانی در تحمل تغییرات در منطقه‌ای از ژنوم، معمولا نشانه‌ای از این است پروتئینی که آن بخش از ژنوم کدگذاری می‌کند، عملکردی حیاتی دارد. پژوهشگران تعدادی از این موارد را شناسایی کردند که یکی از آن‌ها بخشی از پروتئین اسپایک است که از ویروس پانگولین می‌آید. از میان تمام ۶،۴۰۰ ژنوم SARS-CoV-2 که در دنیاگیری از افراد مختلف جدا شده بود، تنها هشت مورد از خوشه‌ موارد دچار تغییر در این منطقه بودند. بنابراین، به‌نظر می‌ رسد توالی پانگولین برای توانایی ویروس درزمینه‌ هدف قراردادن انسان‌ها ضروری باشد.

شواهد نگران‌کننده

براساس آنچه توالی‌های ژنومی درزمینه‌ بیولوژی می‌گوید، شایعات درباره‌ این موضوع چندان معقول به‌نظر نمی‌ رسد که این ویروس از آزمایش سلاح‌های زیستی به بیرون درز کرده است. اگرچه موضوع نگران‌کننده این است که این توالی‌ها از آزمایش طبیعی عظیمی خبر می‌دهند که ممکن است در اطراف ما در جریان باشد. براین‌اساس، به‌نظر می‌رسد تعداد زیادی ویروس کرونا وجود داشته باشند که مرتبا در حال مبادله‌ی اطلاعات ژنتیکی باشند. درحالی‌که چنین تبادلاتی میان ویروس‌هاییرایج‌تر است که یک گونه را آلوده می‌ کنند، کاملا محتمل است که گونه‌ های دورتر نیز در این زمینه باهم مشارکت کنند.

براساس شواهد پژوهشگران، ویروس‌های گونه‌های مختلف ممکن است فشار انتخابی متفاوتی تجربه کنند که درواقع تعجب‌آور نیست. بااین‌حال، این پدیده زمانی‌که ویروس‌ها به میزبان جدیدی می‌پرند، می‌تواند نتایجی تولید کند که پیش‌بینی آن‌ها دشوار باشد و اگر آن‌ها اطلاعات ژنتیکی را با ویروس‌های بومی آن‌ گونه نیز مبادله کنند، این مشکل تشدید می‌شود. درمجموع، به‌نظر می‌رسد ویروس‌های کرونای بی‌شماری وجود داشته باشند (شامل تعداد زیادی که درباره‌ی آن‌ها نمی‌دانیم) و برخی گونه‌ها در حال عمل به‌عنوان آزمایشگاه‌هایی هستند که در آن‌ها ترکیبات ژنتیکی جدیدی تولید می‌شود.

برخی از پژوهش‌هایی که نویسندگان به آن‌ها اشاره کرده‌اند، نشان می‌دهند انسان‌ها حداقل درمعرض برخی از این ویروس‌ ها قرار گرفته‌اند (براساس مطالعه‌ی آنتی‌بادی‌های) که خوشبختانه موجب رخداد شیوع عمده‌ای نشده است. همه‌ی این موضوع‌ها نشان می‌ دهد پرسش مربوط به دنیاگیری‌های آینده مسئله‌ی «چه موقع» است و نه اینکه «آیا رخ می‌دهد» (چون رخ خواهد داد). البته وقوع دنیا گیری‌ های دیگر در زمان شیوع مرس و سارس نیز پیش‌بینی شد و جهان کار چندانی درزمینه‌ی مطالعه یا درمان یا برنامه‌ریزی برای دنیاگیری آینده انجام نداد. فقط می‌توان امیدوار بود که بارزترین نمونه‌ی آن، یعنی کووید ۱۹، این وضعیت را تغییر دهد.

منبع: زومیت