ویروس‌ها یا باکتری‌ها؛ کدام اول ظاهر شدند؟

طبق تخمین دانشمندان، اولین موجودات زیستی بیش از چهار میلیارد سال پیش روی زمین ظاهر شدند. کارتیک آنانتارامان، زیست‌شناس محاسباتی از دانشگاه ویسکانسین-مدیسون می‌گوید نوعی سوپ اولیه وجود داشت که از آن مولکول‌های آلی پیش‌ساز DNA و RNA تشکیل شدند. مولکول‌های حاوی کربن با هم ترکیب شده و خود را در قالب توالی از واکنش‌های زیستی سازماندهی کردند. این میکروب‌های اولیه بسیار ساده بودند. اما آیا آن‌ها ویروس بودند یا باکتری؟

دانشمندان پاسخ قطعی ندارند، تاحدی به این دلیل که بازسازی بیش از چهار میلیارد سال تکامل دشوار است. باکتری‌ها موجودات تک سلولی هستند که می‌توانند به‌طور مستقل تولیدمثل کنند و وجود داشته باشند.

قدمت قدیمی‌ترین فسیل‌های باکتری به حدود ۳٫۵ میلیارد سال می‌رسد. داده‌های ژنتیکی نشان می‌دهد اولین سلول‌ها قدیمی‌تر هم بودند و قدمتشان به حداقل ۴٫۳ میلیارد سال برمی‌گردد. با‌این‌حال، این یافته هم به حل این مساله کمک نمی‌کند که آیا ابتدا ویروس‌ها ظاهر شدند یا باکتری‌ها؛ زیرا همین داده‌ها نشان می‌دهند که اولین سلول‌ها قبلا در اکوسیستمی مملو از ویروس‌ها زندگی می‌کردند.

درهمین‌حال، ویروس‌ها راحت‌تر از باکتری‌ها تجزیه می‌شوند، بنابراین هیچ فسیل فیزیکی از ویروس‌ها وجود ندارد. تعیین قدمت ویروس‌ها ازطریق تغییر در توالی ژنتیکی آن‌ها نیز مفید نیست، زیرا سرعت جهش ویروس‌ها بسیار بیشتر از باکتری‌ها است.

ویروس‌ها موجود زنده محسوب نمی‌شوند. آن‌ها متابولیسم ندارند یا تکثیر نمی‌شوند، مگر اینکه سلولی را آلوده و از منابع میزبان برای تکثیر خود استفاده کنند. از آن‌جایی که ویروس‌ها به میزبان نیاز دارند، ممکن است نتیجه‌گیری کنید باکتری‌ها اول تکامل پیدا کرده‌اند.

درواقع، تا همین اواخر، بیشتر دانشمندان فکر می‌کردند ویروس‌ها پیش از باکتری‌ها از سوپ اولیه پدید آمده‌اند.

یکی از فرضیات برای توصیف نحوه پیدایش حیات «دنیای آران‌ای» نام دارد که برای اولین بار توسط الکساندر ریچ در سال ۱۹۶۲ ارائه شد: در آغاز، پیش از ظهور اولین موجودات زیستی، مولکول‌های RNA به‌صورت مستقل واکنش‌های شیمیایی ساده را کاتالیز و اطلاعات ژنتیکی پایه‌ای را در توالی‌های خود ذخیره می‌کردند. در مقطعی از زمان، این مولکول‌ها محصور شده و حیات اولیه را ایجاد کردند و پس از آن بود که مولکول پیچیده‌تر DNA پدیدار شد.

آنانتارامان به لایوساینس گفت: «همه باکتری‌ها دی‌ان‌ای دورشته‌ای دارند، اما ویروس‌ها ساختارهای متفاوتی (ژنوم دی‌ان‌ای، آر‌ان‌ای، دو رشته‌ای و تک‌رشته‌ای) دارند. وجود برخی از ویروس‌ها که فقط حاوی آر‌ان‌ای هستند، قویا نشان می‌دهد ویروس‌ها پیش از سلول‌ها به وجود آمده‌اند.»

این فرضیه که ویروس‌ها اول ظاهر شده‌اند، هنوز هم بین زیست‌شناسان پذیرفته‌ترین فرضیه است، گرچه اکتشافات جدیدتر آن را به چالش کشانده است.

نظریه‌ای که بیان می‌کند باکتری‌ها ابتدا ظاهر شدند، در سال ۲۰۰۳ مطرح شد؛ زمانی که پژوهشگران فرانسوی ویروس غول‌پیکری را در لجن‌های یک مخزن آب در برادفورد انگلستان کشف کردند. کشف این «می‌می ویروس‌»، نظریه‌های قدیمی میکروب‌شناسان درمورد تکامل ویروس‌ها را به چالش کشید. گوستاوو کائتانو-آنولس، متخصص بیوانفورماتیک از کالج پزشکی کارل ایلینویز می‌گوید: «این ویروس‌ها تقریبا به اندازه باکتری‌ها دارای قطعاتی از ماشین‌آلات موردنیاز برای ساخت پروتئین بودند. آن‌ها مانند شکل حد واسط بین سلول‌ها و ویروس‌ها بودند.»

پیشنهاد پژوهشگران این بود که شاید این ویروس‌ها از سلول‌های باستانی تکامل پیدا کرده‌اند، اما به جای حالت رایج، یعنی حرکت به سمت پیچیدگی، به‌تدریج از پیچیدگی آن‌ها کاسته شد و عملکردهای زیستی مختلف را از دست دادند و کاملا به سلول‌های میزبان وابسته شدند. البته، آنانتارامان و کائتانو-آنولس درمورد این نظریه تردید دارند. آنانتارامان می‌گوید: «این فرضیه بسیار کلی است و کسانی که از آن حمایت می‌کنند، اغلب روی نمونه‌های بسیار خاصی تمرکز می‌کنند.»

از دیدگاه کائتانو-آنولس، تکامل مشترک از جد مشترک، محتمل‌ترین منشا ویروس‌ها و باکتری‌ها است. او می‌گوید مواد ویروسی از همان آغاز وارد ساختار ما شده‌اند. شاید ویروس واقعا جزئی از کل فرایند سلولی باشد و باید به عنوان عنصر جدایی‌ناپذیری درنظر گرفته شود.

تحقیقات خود کائتانو-آنولس به ویژگی‌های ساختاری دیگری می‌پردازد که ممکن است «حافظه» ویروس‌ها و باکتری‌های باستانی را حفظ کند. او معتقد است اشتراک در شکل تاخوردگی پروتئین‌ها در ویروس‌ها و باکتری‌ها که در توالی ژنتیکی رمزگذاری شده است، نشانگر منشا احتمالی مشترک است.

درحالی‌که پژوهشگران به کشف شواهدی در حمایت از هر نظریه ادامه می‌دهند، بعید است به پاسخ قطعی برسیم. آنتانارامان می‌گوید: «در تلاش برای درک رویدادی هستیم که چهار میلیارد سال پیش رخ داده است. می‌توانیم آزمایش‌هایی برای حمایت از نظریه‌های مختلف انجام دهیم؛ اما این وضعیت شبیه قضیه مرغ یا تخم‌مرغ است که در آن تشخیص اینکه کدام‌یک از دو عامل ابتدا وجود داشته، دشوار است.»