Virüsleri çözmesi zordur. Canlı olup olmadıkları belli değildir ve dinozorlar gibi kayalarda fosil kayıtları yoktur. Dış dünyada fosil bırakamayacak kadar küçükler ve zayıflar ancak biyolojik dünyada durum daha farklı. Bulaştığı konak canlının DNA'sında fosilleşmiş virüsler vardır. Bu moleküler fosiller virüslerin nasıl ortaya çıktığına dair tarihe ışık tutuyor. Nereden geldiler ve nasıl evrimleştiler? Protein kapsülüne sarılı bir genetik materyalden oluşan bu küçük canlılar yaşamı derinden etkiliyor.
Virüs Fosillerinin Yaşını Bulmak
Virüsler bakteriden, arkeaya ve ökaryotlara dek her türlü canlıyı etkileyebiliyor ve nedeni oldukça basit yapılı olmaları. Bir DNA'ya veya RNA'ya sahipler ve nanometre boyutundalar. Yaşamak için konak hücreye muhtaçlar ve yalnızca proteinle tabakasıyla çevrili bir genetik materyalden oluştuklarından bazı bilim adamları ilk hücrelerle birlikte veya onlardan da önce evrimleştiklerini düşünüyor.
Paleoviroloji, geçmişte var olan ve şimdi soyu tükenmiş virüsleri inceleyen yeni bir bilim dalı. Paleontoloji gibi genomiği temel alıyor. Bu bilim dalı ilk virüsleri keşfetmek için bulaştıkları konak hücrelerin genomuna göz atar. Çünkü virüsler konak hücreye girer ve DNA'yı kopyalamadan sorumlu bölgesini ele geçirerek kendisini çoğaltmakta kullanır. Virüsün genomu bazen hücrenin DNA'sına karışarak mutasyona neden olabilir. Ancak eğer hücreye hasar vermezse sonsuza dek orada kalır. Bu virüs genomu bir yumurta veya sperm hücresine bulaşmışsa yavruya aktarılır. Yani virüsün genomu bir moleküler fosile dönüşmüştür.
Virüsler çok hızlı evrimleşiyor. Bu nedenle her yıl aşı olmuyor muyuz? Bir virüs birkaç yüzyıl içinde ilk halinden tamamen farklılaşabilir. Bir filin kuşa dönüşmesi gibi. Ancak virüsün DNA'sı konak hücredeyken ancak hücrenin hızında evrimleşebilir. Yani o virüs yok olduğunda bile genleri yaşamaya devam eder. Bilim insanları farklı organizmaların gen dizilimlerini karşılaştırarak bu fosil virüslerin yaşını bulabiliyor.
Bir virüsün DNA dizisi iki farklı hayvanda keşfedilirse, o hayvanların virüsü ortak bir atadan aldıkları varsayılır. Yani virüs o ata kadar eski olmalıdır. Örneğin, köpeklerde mide sorununa yol açan circovirüsün önceleri 450 yıllık olduğu düşünülürken panda ve kedi gibi hayvanlarda da bulunmasıyla ortak bir memeli atadan geldiği anlaşıldı. Bu memelilerin ortak atası Kretase döneminde yaşamıştır ki virüsün 68 milyon yıl kadar eski olabileceğine işaret ediyor.
İlk Virüsün Ortaya Çıkışı
Bracovirüs başta eşek arılarını etkileyen bir virüstür. Bu yüzden eşek arısının ilk kez ortaya çıktığı 310 milyon yıllık Karbonifer Dönemi kadar eski oldukları kabul edilir. Virüslerin kökenine dair memeli dünyasından kanıtlar da var. Memelilerde bulunan CGIN1 geninin retrovirüs adlı bir RNA virüsünden geldiği biliniyor çünkü dizilimi retrovirüs ile benzerdir. Bu da memeli evriminin başlarına yani 125-180 milyon yıl öncesine dayandıklarını gösterir. Yani bir retrovirüs, atalarımızın sperm veya yumurta hücresini etkiledi ve pek işlevi olmasa da DNA'mızda günümüze ulaşan bir iz bıraktı.
Öyle ki bugün insan genomunun %8'i aslında virüs genomlarından oluşuyor.
Paleoviroloji bize virüslerin en az yüzlerce milyon yıldır var olduğunun kanıtlarını sunuyor. Peki teorik olarak ilk ne zaman ortaya çıktılar? Yanıt milyarlarca yıl öncedir. İlk teoriye göre virüsler ilk tek hücreli organizmalardan da eskidir. Henüz hücreler yokken vardılar çünkü bir hücreden basit yapılılar. Buna göre yaşam başta kendi kendine çoğalan ve RNA'dan oluşan canlılardan oluştu.
İkinci hipotez kaçış hipotezidir. Buna göre virüsler hücrelerden sonra evrimleşti ve onların genlerinden ortaya çıktı. Genom parçalardan oluşur ve bu parçalar kendisini DNA'nın bir noktasından diğerine kopyalar. Bilim insanlarına göre eğer bu parçalardan biri kendisine bir protein kılıfı yapmışsa hücreden kaçarak ilk virüs olmuş olabilir.
İlk virüsün kökenine dair üçüncü model mimivirüsü temel alıyor. Adını mikrobu taklit etmesinden alır. Mimivirüs 700 nanometreyi aşan boyutuyla normal bir virüsten ve hatta bazı bakterilerden daha büyük. Dahası normal bir virüsten daha fazla gene sahip ve neyse ki yalnız kökbacaklılara bulaşıyor. Ancak virüsler protein üretemez ve mimivirüs protein yapan genlere sahiptir. Mimivirüs buna rağmen üremek için hala bir konak hücreye muhtaç. Tıpkı sıradan bir virüs gibi.
O zaman bunca gen nereden geliyor? Teoriye göre bu genler virüslerin hücreler gibi çok daha büyük ve gelişmiş olduğu bir zamandan gelmektedir. Virüsler bir zamanlar özgürce yaşayan canlılardı ve sonra simbiyoz bir yaşama geçtiler ve son olarak parazit yaşamı benimsediler. Üremek için konak hücreye muhtaç kaldıkça basitleştiler.
Regresyon adlı model mimivirüs hipotezine karşı çıkar ve bu genlerin mimivirüsün yüz milyonlarca yıl içinde konak hücrelerden aldığı gen artıkları olduğunu söyler.
Virüsler Birer Canlı mı?
Paleoviroloji virüslerin canlı olup olmadığını da yanıtlamaya çalışıyor. Bilim insanları virüslerin "yarı canlı" olduğu görüşüne inanıyor. Ancak gerçekten yaşayıp yaşamadıklarını merak edenler de var. Öyleyse yaşam nedir? Yaşam üremek, enerji üretmek, kararlı hücrelere sahip olmak ve evrimleşmektir. Virüsler üreyebiliyor ancak kendi başlarına değil. Evrim geçiriyorlar ancak kendi enerjilerini üretemiyor ve iç ortamlarını kontrol edemiyorlar. Yani bazı yönlerden canlıyken diğer yönlerden değiller. Bu nedenle virüsler ne canlı ne de cansızdır. Onlar oldukça farklı varlıklar.
Virüsler Hakkında Sık Sorulanlar
Virüslerin kökeni nedir ve Dünya'da ortaya çıkışları?
Virüslerin kökeni hala tam olarak anlaşılamamıştır, ancak bazı bilim insanları virüslerin plazmidler veya transpozonlar gibi ilkel genetik elementlerden evrimleştiğine inanmaktadır. Diğerleri ise virüslerin, hücreler arasında genetik materyal aktarma yeteneğine sahip olan erken yaşam formlarından ortaya çıkmış olabileceğini düşünmektedir. Kökenleri ne olursa olsun, virüslerin Dünya'da milyarlarca yıl önce, ilk canlı organizmalarla aynı zamanda ortaya çıktığı düşünülmektedir.
Virüsler nasıl evrimleşir ve oluşmalarına hangi faktörler katkıda bulunur?
Virüsler hızla evrimleşir, genellikle birkaç ay veya yıl içinde yeni konakçılara ve ortamlara adapte olurlar. Virüslerin ortaya çıkmasına katkıda bulunan faktörler arasında, insanları yeni hayvan rezervuarlarıyla temas ettirebilen ormansızlaşma ve kentleşme gibi arazi kullanımındaki değişiklikler yer almaktadır. Sivrisinek ve kene gibi hastalık vektörlerinin dağılımını değiştiren iklim değişikliği de yeni virüslerin ortaya çıkmasına katkıda bulunabilir. Son olarak, küreselleşme ve artan seyahatler virüslerin sınırlar arasında yayılmasını kolaylaştırarak yeni virüslerin ortaya çıkması ve yayılması için fırsatlar yaratabilir.
Virüslerin çıkışını ve bulaşmasını şekillendiren ekolojik ve evrimsel faktörler
Virüslerin ortaya çıkışı ve bulaşması, konakçı bağışıklığı, viral evrim ve çevresel koşullar dahil olmak üzere karmaşık ekolojik ve evrimsel faktörler tarafından şekillendirilir. Örneğin konakçı bağışıklığı, virüslerin evrimini şekillendirmede kilit bir rol oynar, çünkü daha öldürücü veya bulaşıcı olan virüsler, daha hafif türleri temizleyebilen bağışıklık sistemleri tarafından seçilebilir. Sıcaklık, nem ve yağış gibi çevresel koşullar da vektörlerin ve konakçı türlerin bolluğunu ve dağılımını etkileyerek virüslerin bulaşmasını etkileyebilir.
Tarımsal uygulamalar ve sanayileşmenin yeni virüslerin ortaya çıkmasındaki katkısı nedir?
İnsan faaliyetleri ekosistemleri değiştirerek, hayvanların ve insanların hareketini kolaylaştırarak ve konakçı popülasyonlarının yoğunluğunu ve çeşitliliğini artırarak yeni virüslerin ortaya çıkmasına katkıda bulunabilir. Yoğun tarım ve hayvancılık gibi tarımsal uygulamalar yeni patojenlerin ortaya çıkmasını teşvik eden koşullar yaratabilirken, sanayileşme de virüslerin insanlar ve hayvanlar arasında bulaşması için fırsatlar yaratabilir. İnsan faaliyetleri tarafından yönlendirilen iklim değişikliği de hastalık vektörlerinin dağılımını ve bolluğunu değiştirerek yeni virüslerin ortaya çıkmasına katkıda bulunabilir.
Referanslar: