Sesetengah jangkitan patut diingat: Hanya tanya DNA anda.
Kira-kira lapan peratus genom manusia sebenarnya berasal dari virus - rekod fosil penyakit terdahulu. Tetapi sebahagian besar peninggalan virus ini telah merosot melewati titik melakukan apa-apa kerosakan: Entah bagaimana, sepanjang milenium, bekas patogen telah merosot menjadi dorman kekal, meninggalkan hanya bekas luka genetik yang terbangun. Hari ini, dalam jurnal PNAS, saintis memperkenalkan beberapa rahsia di sebalik peralihan misterius ini, dengan bantuan salah satu marsupial yang paling disukai di Australia.
Tutup pertemuan jenis virus biasanya bersifat sementara. Virus memasuki badan sebagai penyewa, bukan pemilik rumah, yang berupaya mereplikasi dan menyebar ke tuan rumah yang lain. Tetapi untuk kelas tertentu virus yang dikenali sebagai retrovirus, pajakan sementara sering boleh berubah menjadi berkekuatan tetap. Apabila retrovirus menyerang sel-sel, mereka memasukkan DNA mereka ke dalam kita, membolehkan perintah perarakan retroviral baru dijalankan bersama repertoir tempat kerja sel. Sekiranya retrovirus berlaku pada sperma atau telur, arahan genetiknya boleh terus menyusup kepada embrio yang akan mengembara ke dalam sel-sel viral di setiap sel. Ini membolehkan retrovirus "endogenous" sekarang diteruskan, mewujudkan keturunan genetik yang hanya sedikit lebih banyak virus berbanding sebelum ini.
Pada generasi terdahulu, virus ini mungkin kekal utuh untuk merehatkan diri daripada dorman dan menjangkiti semula. Tetapi sementara retrovirus telah melanggar genom manusia sekurang-kurangnya 30 atau 40 kali, kebanyakan vagabon virus ini jatuh ke dalam gen kita sekurang-kurangnya 5 juta tahun yang lalu-dan mutasi yang mereka alami sejak membuatnya tidak berbahaya.
Sejak sudah lama sejak kita menangani serangan retroviral yang baru, tidak ada cara untuk para saintis memerhatikan bagaimana genom kita berdamai dengan serangan baru.
Kunci untuk membongkar sebahagian daripada teka-teki, ternyata, kabur, kelabu dan tidur sehingga 18 jam sehari. Semua genom vertebrata yang dikaji setakat ini ditenggelami sisa-sisa retroviral, dan koala tidak terkecuali. Satu-satunya perbezaan? Tidak seperti kebanyakan haiwan lain, koala kini terlibat dalam peperangan dengan salah satu penceroboh ini-ahli saintifik memberi koala retrovirus yang memberi peluang yang jarang untuk mengesan pengakuan retroviral dalam masa nyata.
"Ini adalah peluang pertama dan satu-satunya kami untuk menangani proses ini ... sebagai retrovirus masih [bergerak ke] tuan rumah, " jelas penulis pertama Ulrike Löber, seorang penyelidik di Institut Penyelidikan Zoo dan Hidupan Liar Leibniz di Berlin.
Retrovirus Koala nampaknya merupakan virus yang agak muda-sesuatu yang memasuki penduduk dalam tempoh 50, 000 tahun yang lalu-dan kekal sebagai musuh besar marsupial ini. Seperti HIV relatif jauh, koala retrovirus nampaknya menurunkan keupayaan tuan rumah untuk melawan jangkitan, yang berpotensi menyumbang kepada kelemahan ekstrem koala terhadap penyakit kelamin seperti chlamydia. Untuk membuat keadaan lebih teruk lagi, koala retrovirus telah dikaitkan dengan perkembangan beberapa kanser, hubungan yang mungkin juga berlaku untuk retrovirus endogen pada manusia.
Walaupun kelemahan ini, koala telah hidup dengan retrovirus ini selama ribuan tahun. Sesuatu harus meneutralkan serangan-tetapi untuk memahami proses ini, saintis perlu tahu di mana virus-virus ini mendarat, dan bagaimana mereka berubah dari masa ke masa.
Dengan bantuan saintis yang menerbitkan urutan penuh genom koala pada Julai ini, satu pasukan yang diketuai oleh Alex Greenwood, seorang profesor penyakit hidupan liar yang menyelia karya Löber di Institut Leibniz, dan Alfred Roca, profesor genetik dan kajian hidupan liar di University of Illinois, akhirnya dapat memetakan entri kemasukan koala retrovirus. Genom koala membenarkan pembinaan kartografi retroviral yang komprehensif, memberikan penyelidik satu titik rujukan untuk menentukan koala retrovirus dalam genom.
"Mengikut urutan genom [penuh genom] koala telah memberikan gambaran yang sama sekali berbeza di mana [retrovirus ini] adalah, " kata Jenny Graves, seorang profesor yang mempelajari genetik, ekologi dan evolusi di La Trobe University yang tidak bergabung dengan kerja. "Tidak mungkin untuk melakukan ini dengan cara lain."
Penyelidik mula-mula menggali genom dua koala yang tidak berkaitan untuk bukti ketinggian virus-termasuk varian masih aktif varian koala retrovirus dan salinan-salinan yang telah dijadikan ketamadunan. Mereka terkejut melihat fragmen koala retrovirus yang terletak bersebelahan dengan satu lagi retrovirus lain yang dipanggil PhER-seorang penduduk veteran genom koala yang telah meletakkan akar lama dahulu. PhER mungkin pernah menjadi seorang interloper retroviral itu sendiri, tetapi telah lama jatuh ke dalam keadaan rosak. Apabila pasukan mengkaji urutan hibrid retrovirus PhER-koala -baiknya pecahan koala retrovirus-mereka menyedari bahawa PhER telah menyerang dan menyahaktifkan koala retrovirus dengan menukar gen koala retrovirus 'gen untuk urutannya yang berombak, dalam proses yang dipanggil rekombinasi.
Walaupun tidak berkaitan dengan koala retrovirus, PhER hanya mempunyai persamaan untuk membolehkan fenomena ini. Switcheroo genetik menggantikan segmen penting koala retrovirus dengan beregu badan lengai, dengan berkesan meneutralkan senjata koala retrovirus 'dan menguncinya. Semua rekombinasi memerlukan dua "lubang" yang sama pada kedua-dua belah selang DNA: Selagi segmen baru mempunyai buku tugasan yang betul, manual arahan maut boleh digantikan oleh manifesto yang tidak masuk akal.
Sequencing genom koala yang lengkap telah membolehkan saintis mengkaji bagaimana koala retrovirus menyerang spesies ini dalam masa nyata. (PublicDomainPictures) Sebenarnya, PhER, sebuah elemen retroviral purba, bertindak sebagai sentinel genomik terhadap penceroboh baru seperti retrovirus koala. Apabila PhER sendiri telah menyerbu genom koala berjuta-juta tahun yang lalu, ia telah terjebak -yang memberi virus ini sekarang menjadi kepentingan untuk melindungi tuan rumah dari penyakit: Jika koala itu mati, maka akan PhER.
Oleh itu, pakai "jika anda tidak dapat mengalahkan mereka, menyertai 'em" sikap, PhER pergi dari penjahat yang jahat kepada askar kaki setia. "Apabila genom tuan rumah dan genom virus menjadi entiti tunggal, mereka perlu belajar untuk saling bersaing, " jelas Roca. "Seolah-olah virus lama ini mengatakan kepada virus baru, 'Ini wilayah kami, jangan kekacauan dengannya.'"
Tetapi perbuatan amnesti yang hebat pada bahagian FER ini juga mungkin mempunyai motif tersembunyi. Merombak dengan retrovirus koala bukanlah satu cara untuk menghapuskan persaingan-itu adalah peluang untuk PhER untuk merampas beberapa jentera yang sangat diinginkan. Apabila PhER menggantikan senjata koala retrovirus dengan pusaka sendiri yang tidak berbahaya, PhER mempunyai peluang untuk mengecas alat yang boleh memecahnya dari penjara genom dan meninggalkan koala retrovirus yang rosak di tempatnya.
"Proses ini tidak baik untuk koala retrovirus kerana ia menjadi kurang virus, tetapi ia baik untuk PhER, retrovirus endogen asli, kerana ia membolehkan ia berkembang, " kata Greenwood.
Ia tidak mungkin bahawa PhER akan muncul dari serangan silang sebagai virus berjangkit sepenuhnya: Ia dibelanjakan terlalu lama mendekati genom. Melumpuhkan retrovirus baru mungkin memberikan peluang kepada PhER untuk menumpahkan belenggu-tetapi akibat yang paling teruk dikekalkan oleh koala retrovirus itu sendiri. Löber mengesyaki bahawa kita sedang memerhatikan perlakuan perlahan patogen ini.
Sebenarnya, penggabungan semula kelihatan sangat kritikal untuk pengaktifan koala retrovirus. Apabila penyelidik mencari genom 166 koala yang diedarkan di seluruh Australia, mereka mendapati bahawa koala individu meniru salinan patah koala retrovirus di banyak lokasi yang berbeza dalam genom mereka. Retrovirus koala secara aktif merebak melalui populasi koala-tetapi berulang kali, PhER telah menaikkan keruntuhannya sehingga lawannya kehilangan kaki. Kelaziman pelucutan koala retrovirus semata-mata menunjukkan bahawa gabungan semula dengan PhER telah menjadi positif bersih bagi spesies koala.
Walau bagaimanapun, tidak semua integrasi dicipta sama. Menurut Maria Tokuyama, seorang penyelidik pasca doktoral yang mengkaji retrovirus endogen di Universiti Yale, kerana koala retrovirus ditempatkan di banyak tempat di dalam genom, ada yang mungkin lebih berfaedah daripada yang lain. "Di bawah ini, ini boleh memberi kesan kepada kelangsungan hidup kumpulan-kumpulan tertentu berbanding yang lain, " jelas Tokuyama, yang tidak terlibat dalam penyelidikan.
Menurut Greenwood dan Roca, selepas beratus-ratus ribu tahun, versi retrovirus koala yang ganas mungkin akan hilang dari penduduk, sehingga hanya mementos dari masa lalu yang menular yang tersisa. Apabila ini berlaku, hitchhikers yang telah dibunuh yang tinggal-mereka yang ditempatkan di tempat paling kurang memudaratkan tuan rumah mereka-akan sama di semua koala, seperti retrovirus endogen kuno pada manusia.
Sudah tentu, rekombinasi bukanlah satu-satunya cara yang retrovirus menjajah genom. Sebagai contoh, gangguan pertama, tidak boleh bergantung kepada penduduk sebelumnya. Jentera selular tuan rumah boleh menutup DNA secara langsung; atau, jika virus membuat kesilapan semasa pembiakannya sendiri, ia secara tidak sengaja dapat mengikat dirinya sendiri. Genom vertebrata dilancarkan dengan berpuluh-puluh kuburan genomik ini, masing-masing memperingati pencerobohan kuno yang berbeza terhadap virus yang sekali dahsyat.
Dalam kerja masa depan mereka, para saintis akan mengesan bagaimana koala retrovirus terus menanamkan dirinya dalam genom dengan menyusun genom keturunan koala yang telah mewarisi salinan patah virus. Selain itu, pasukan merancang untuk terus menguji hubungan antara koala retrovirus, kanser dan penindasan imun dengan harapan untuk memelihara komuniti koala yang lemah.
Willa Huston, seorang profesor mikrobiologi di University of Technology Sydney yang tidak bergabung dengan kajian itu, memuji kerja sebagai "menarik" dan "berkualiti tinggi" - pemerhatian "percubaan sains yang benar-benar indah" secara semulajadi berlaku di alam liar. Huston, yang mengkaji klamidia di koalas, juga menekankan kepentingan penemuan ini untuk masa depan koala secara keseluruhan. "Peringkat seterusnya [dalam kajian ini] adalah untuk memahami apa yang dimaksudkan untuk pemuliharaan spesies ini, " katanya.
Walaupun koala retrovirus telah melakukan beberapa jumlah di marsupialan kayu putih Australia, masih terdapat cahaya pada akhir terowong: Kesatuan virus dan vertebrata kadang-kadang menghasilkan faedah yang tidak dijangka. Apabila virus menggali tumit mereka, genom tuan rumah kadang-kadang boleh mengambil kesempatan daripada trik-trik mereka yang baik dalam perdagangan. Contohnya, dalam mamalia lain, pembentukan plasenta ikut memilih protein retroviral. Tanpa ini, manusia seperti yang kita kenali sekarang hari ini tidak akan wujud. Mungkin strategi pertahanan PhER adalah perihal masa yang akan datang, apabila koala retrovirus juga dapat menikmati hubungan yang kurang antagonistik (atau bahkan bermanfaat) dengan tuan-tuan tanah koala. Dalam generasi akan datang yang akan datang, koala masih boleh menghidupkan jadual pada salah satu musuh mereka yang paling hebat.
