در‌جستجوی فسیل ویروس‌ها

همه ما نظریه معروف برخورد یک سنگ بزرگ آسمانی به زمین و عواقب بعدی آن را که تئوری‌ها می‌گویند منجر به نابودی حیات دایناسورها شده است، شنیده‌ایم، اما در این میان یک نگاه جدید و تا قدری هم تخیلی وجود دارد که تحقیقات درباره آن تازه آغاز شده و امید می‌رود نتایج این پژوهش جدید علاوه بر روشن کردن دلایل مرموز انقراض ناگهانی دایناسورها، بتواند به بشر در یافتن دلایلی مبنی بر وجود حیات در سایر اجرام منظومه شمسی و همچنین کمک به بهبود زندگی بشر در آینده نیز کمک کند.نظریه جدید می‌گوید که دایناسور‌ها بر اثر یک ویروس آنفلوآنزای نادر منقرض شدند. ویروس‌ها از ابتدای پیدایش حیات روی زمین وجود داشتند و موجودات را آلوده می‌کردند، دانشمندان با خودشان فکر کردند چرا ویروس‌های قوی نتوانسته باشند دایناسورها را از پای درآورند؟ حال اگر دانشمندان بتوانند به بقایای این ویروس‌های باستانی دست پیدا کنند، می‌توانند با بررسی ساختار ژنتیکی آنها و کشف چگونگی تکامل و به روز شدن این ریزموجودات خطرناک، دانش خود را درباره این گونه منفور حیات بیشتر کنند. به همین دلیل بودجه لازم برای تحقیقات جدید مهیا شد تا دانشمندان به بررسی این موضوع بپردازند آیا شرایط خاص محیطی می‌تواند از بقایای ویروس‌های باستانی محافظت کند؟! در آن صورت آیا می‌توان به یافتن فسیل یک ویروس باستانی امیدوار بود؟

همواره آمار‌های ضد و نقیضی از تعداد ویروس‌های شناسایی شده ارائه می‌شود و بنابراین تشخیص این‌که آمارها تا چه حد صحیح است، هنوز هم کاملا مشخص نیست. برسی‌های اولیه نشان می‌دهد تعداد ویروس‌های شناخته شده حدود 10 برابر همه موجودات زنده دیگر سیاره زمین است؛ اما با این حساب هیچ‌گاه خبری درباره یافتن شواهدی مبنی بر وجود ویروس‌ها در تخته سنگ‌ها و به صورت فسیل شنیده نشده است. شاید این موضوع به دلیل اندازه بسیار کوچک ویروس‌ها و عدم وجود واکنش سوخت و سازی (متابولیسم) در آنهاست و به همین دلیل خیلی از دانشمندان پذیرفته‌اند که ویروس‌ها در طول زمان محافظت نمی‌شوند و ردپایی از خود بر جا نمی‌گذارند.

اگر ویروسی بتواند به داخل بدن یک موجود زنده راه پیدا کند، می‌توان با توجه به شکل ظاهری و خصوصیات شیمیایی منحصر به فردی که دار​د ردپاهایی از آن​ را پیدا کرد و آلوده شدن میزبان را تایید نمود. اما مشکل اصلی یافتن بقایای ویروس در کالبد فسیل شده یک میزبان باستانی است؛ کار خطیری که کایل و همکارانش با بودجه ناسا در حال مطالعه روی آن هستند.با کمک مالی موسسه علوم زیست فضایی ناسا و همکاری دانشگاه ایالتی پورتلند، گروهی از پژوهشگران به سرپرستی کایل روی این مساله کار می‌کنند که آیا بقایای ویروسی قادرند در محیط‌های گرم و مرطوب بین لایه‌های سرشار از سیلیس دوام بیاورند یا نه؟ مطالعات اولیه نشان می‌دهد، چنین محیطی برای یافتن بقایای ویروس‌های قدیمی، جای مناسبی به نظر می‌رسند. اگر این طور باشد آستروبیولوژیست‌هایی که در سایر سیارات منظومه شمسی به دنبال گونه‌های مقاوم زیستی می‌گردند نیز باید کاوش‌های خود را روی چنین محیطی متمرکز کنند.

دشمنی به قدمت تاریخ

بعضی‌ها معتقدند از آنجا ‌که ویروس‌ها برای تامین انرژی و حتی مواد لازم برای ساخت و ساز سلولی خود نیز به میزبانانشان وابسته‌اند، نمی‌توان آنها را گونه‌ای از حیات به حساب آورد. در واقع آنها کوچک‌تر از آن هستند که مکانیسم‌های سلولی را به تنهایی برنامه‌ریزی و هدایت کنند. ویروس‌ها چه زنده باشند و چه مرده، در هر صورت تاثیر خود را بر بدن میزبان به جای می‌گذارند و از آنجا که ویروس‌ها قدمتی به تاریخ پیدایش حیات بر سیاره زمین دارند، حدس زده می‌شود که این دشمنان منفور تاثیر به سزایی بر روند تکاملی زندگی در سیاره زمین بر جای گذاشته باشند.

دانشمندان امروزه شواهد آماری مستدلی دارند که نشان می‌دهد، همه گونه‌های زیستی سیاره زمین حداقل یکبار در تاریخ پیدایش خود توسط یک گونه از ویروس‌ها مورد تهاجم قرار گرفته‌اند و این امر چنان قطعیت دارد که همکاران پروفسور کایل از ویروس‌ها با عنوان «اصحاب تکامل حیات» نیز یاد می‌کنند.

گاهی دوگونه مختلف زیستی به یک خانواده ویروسی، عکس‌العمل مشابه نشان می‌دهند (مثل آبله انسانی و گاوی) که این امر می‌تواند نشانگر این نکته باشد که جد مشترک این دو گونه (انسان و گاو!) میزبان جد مشترک آن ویروس‌ها بوده و نتایج این تهاجم به این دو گونه جدید به ارث رسیده است.شواهد دیگری مبنی بر تاریخچه طولانی ویروس‌ها وجود دارد این است که خیلی از موجودات در رمزهای ژنتیکی خود دارای توالی‌های اسید نوکلوئیک ویروس‌ها هستند. برای مثال 8 درصد ژنوم انسان از اسید‌های نوکلوئیکی ویروسی تشکیل شده‌اند که طبق دانش ژنتیکی این اشتراکات ژنتیکی نمی‌توانسته یکشبه اتفاق بیفتد و به بازه زمانی زیادی احتیاج دارد. من اطمینان دارم که حتی فکر کردن به این‌که بخشی از بدن شکیل شما از یک ویروس به ارث رسیده، باعث در هم کشیده شدن خطوط چهره زیبایتان شده است.

اگر آثار واضحی از ویروس‌های باستانی در دست بود، زیست‌شناسان می‌توانستند به حل این مساله بپردازند که که ویروس‌ها برای اولین بار از کجا آمدند. همچنین آنها می‌توانستند برای سوال‌هایی که مدت‌هاست ذهنشان را مشغول کرده است پاسخ مناسبی پیدا کنند. مانند این‌که آیا عملکرد ویروس‌ها طی میلیون‌ها سال ثابت مانده یا این که آیا ویروس‌ها در طول قرن‌ها با تکامل گونه‌های مختلف خود به ابزار یا ترفندهای جدیدی نیز مجهز شده‌اند؟ آیا گونه خاصی از ویروس‌ها دچار انقراض نیز شده و اگر پاسخ مثبت است محو کامل یک گونه ویروسی چگونه و چه زمانی رخ داده است؟

یک راه برای کشف تاریخچه جوامع میکروبی بر سطح زمین اعمال توجه ویژه به بقایای شیمیایی به جا مانده از کلونی‌های میکروبی و ویروسی است. برای مثال اگر زمین‌شناسان ترکیب ساختاری مثل هوپان را در لایه‌های سنگی منطقه‌ای از زمین پیدا کنند؛ می‌توانند نتیجه بگیرند که در روزگاران باستان در این منطقه، سیانوباکتری‌ها تجمع داشته‌اند. کایل و همکارانش برای افزایش دقت و احتمال موفقیت کاوش‌های خود جهت یافتن ویروس‌های باستانی، توجه خود را روی لیپیدهای حاوی ویروس متمرکز کرده‌اند. لیپیدها ملکول‌هایی با زنجیره‌های بلند کربن هستند که می‌توانند برای میلیون‌ها سال تحت شرایط زمین سالم بمانند. لیپیدها در ساختمان غشاءهای بیولوژیکی شرکت ‌‌کرده و به‌عنوان منبع تامین انرژی در روزهای سخت عمل می‌کنند. آنها بهترین حلال برای ویتامین‌های محلول در چربی هستند و اسیدهای چرب ضروری بدن را تامین می‌کنند. همچنین لیپیدها در پدیده شناسایی سلول نقش مهمی دارند و به دلیل نیمه هادی بودن وسیله مناسبی برای حفظ موجودات خونگرمی که در قطبین زندگی می‌کنند، به شمار می‌آیند. بسیاری از لیپید‌های تشکیل‌دهنده ساختار ویروس‌ها از لیپید‌های ساختار میزبانان آنها قابل افتراقند. بنابراین پژوهشگران تیم کایل امیدوار بودند که با جستجوی توده‌های لیپیدهای باستانی، شانس زیادی برای یافتن نشانه‌هایی از لیپیدهای ویروسی به سراغشان بیاید.

آنها برای رسیدن به منظورشان ابتدا باید آزمایش کنند که توده‌های لیپیدی حاوی ویروس چقدر می‌توانند در محیط‌های میکروب دوست مانند بسترهای خشک به جا مانده از شورآب‌ها، باقی بمانند. این بسترهای خشک نمکی به خاطر وجود اجزای کریستال مایع در دل خود که درست مانند تله‌ای، نمونه‌های زیستی را به دام می‌اندازند، مشهور هستند. مشاهدات قبلی نشان داده است که میکروب‌هایی هزاران ساله پس از استخراج از این تله کریستالی، به زندگی بازگشته و به دنبال یک میزبان بدبخت، چشم چرخانده‌اند. شاید بتوان انتظار داشت که ویروس‌ها هم همین‌قدر خوش‌شانس باشند و بتوان یکی از آن ویروس‌های باستانی که شاید دایناسورها را منقرض کرده‌اند ‌ از دل کریستال مایعی در کویری در نزدیکی خط استوا درآورد و به جان موجودات از همه جا بی‌خبر امروزی انداخت. کمی به داستان‌های پارک ژوراسیک شبیه است با این تفاوت که دایناسور وحشتناک داستان ما مثل موش از دست این ویروس بدطینت فرار می‌کند.‌ در ضمن فراموش نکنید که ویروس‌ها هیچ گونه سوخت و سازی ندارند و وابستگی کمی به مواد خارجی و منابع انرژی دارند. همین موضوع می‌تواند شانس بقای آنها را در برابر میکروب‌ها مضاعف کند.

همکاران کایل برای این‌که از میزان مقاومت ویروس‌ها در چنین شرایطی اطلاع کسب کنند، باید یک ویروس نمک دوست را در محلول اشباع شده‌ای از نمک قرار دهند و سپس آب آن را تبخیر کنند. آنها پس از این مرحله باید با یک میکروسکوپ قوی در رسوب ایجاد شده به دنبال نشانه‌هایی از یک ویروس جان به دربرده که در یک کریستال نمک به دام افتاده باشد، بگردند. اگر نتایج آزمایش موفقیت‌آمیز باشد حالا کایل و همکارانش حداقل می‌دانند در چه جاهایی باید به دنبال ویروس‌های باستانی بگردند تا شانس کاوش‌های باستانی آنها برای یافتن یک ویروس به جا مانده از بین قرن‌ها و اعصار بیشتر باشد.‌ محیط دومی که آنها می‌توانند در آنجا به دنبال یک ویروس باستانی بگردند، جایی در حوالی چشمه‌های آب گرمی است که سرشار از عنصر سیلیس هستند. دیده شده است که کریستال‌های سیلیسی موجود در رسوبات اطراف چشمه‌های آب گرم گاهی اوقات میکروب‌هایی را به دام انداخته‌‌اند و از ساختارهای بیولوژیک آنها برای قرن‌ها محافظت کرده‌اند.