<< error >> (our Markdown requires webpage links, not image links, see manual)

De onzichtbare helden van de evolutie: virussen, deel 3/3

*Hieronder het laatste deel van de vrije vertaling van Garry Hamilton. Kort samengevat komt het met de hypothese: mensapen zijn onze naaste familieleden maar de terroristen in de natuur, virussen, bepalen het verschil: truth is stranger than fiction.

Deel 1: Virussen: van terrorist tot held, hoe vreemd kan het lopen?

Deel 2: Virussen breken het leven niet af maar zijn vormend

Deel 3: Radicale evolutie: revolutie?*

Radicale evolutie: revolutie?

Volgens Hatfull zijn virussen niet gek, ondanks ze parasitair zijn hebben ze geleerd dat de strategie van de verschroeide aarde, het vernietigen van hun leefomgeving, weinig garantie geeft over hun toekomst. Samenwerking kan ook, zo heeft Graham Hatfull (University of Pittsburgh) genen van een profaag in bacteriën ontdekt die bijdraagt aan de vorming van biofilms. Het is meer dan waarschijnlijk dat de genen van virussen de fysiologie van hun gastheer beïnvloeden op een wijze die we op dit moment nog voor onmogelijk houden.

Harald Brüssow is een microbioloog bij Nestlé Zwitserland en hij komt met de suggestie dat het virale DNA de evolutie van de bacterie in een hogere versnelling heeft gezet. Het geeft de bacteriën de mogelijkheid om zich razendsnel aan te passen aan een radicaal veranderende omgeving. Compleet nieuwe eigenschappen, waarvan de wetenschap nog nauwelijks weet van heeft, verschijnen.

Nu moet men niet denken dat deze razendsnelle aanpassingen beperkt blijven tot bacteriën. Het bewijs dat deze effecten ook in meercellige wezens, waaronder dus ook ons: mensen, plaatsvinden is groeiende. Eén van de meest verbazingwekkende voorbeelden is de placenta, huidige evolutionisten gaan ervan uit dat deze de onmiskenbaar heeft bijgedragen aan de sterke opkomst van de moderne zoogdieren.

Tot de belangrijkste genen in de placentavorming behoort het zogenaamde syncytin. In 2000 kwamen onderzoekers van the Genetics Institute in Cambridge erachter dat het gen afkomstig was van endogene retrovirussen (ERV).

En dit is nog niet alles. Het cytoplasma van menselijke cellen is overladen met messenger RNA (mRNA), afkomstig van virale genen. Het European Molecular Biology Laboratory (EMBL) in Heidelberg publiceerde recentelijke een lijst van 35 virale genen welke schijnbaar een vitale rol spelen in de menselijke biologie.

Virussen hebben een cruciale rol gespeeld in de evolutie, ons immuunsysteem heeft geleerd om te reageren op pathogenen waarmee het nog nooit mee in contact is geweest. Dit is één van de belangrijkste innovaties van de afgelopen 500 miljoen jaar. Sequenties van endogene retrovirussen (ERV’s) blijken grote invloed te bezitten op genregulerende netwerken, welke bepalen of een gen aan of uit wordt geschakeld. Wederom een belangrijk aanknopingspunt over de moter van de evolutie: virussen. Het grootste verschil tussen nauw aan elkaar gerelateerde soorten vindt men niet in de genen terug maar in de expressie van de genen.

De belangrijkste claim dat virussen een hoofdrol in de evolutie spelen speelt zich in een donker en heel ver verleden plaats. Volgens Patrick Forterre (Paris-Sud University) en anderen zijn virussen verantwoordelijk voor alle belangrijke gebeurtenissen in de vroege evolutie, zelfs voor het uitvinden van cellen.

Zo rond 1970 begon Forterre met de studie van de moleculaire ‘machines’ die deel uitmaken van de copieëren van het DNA. Wetenschappers hadden toen net geleerd dat het cellulaire leven uit 3 domeinen bestaat: bacteriën, archaea en eukaryoten. Toendertijd had men de overtuiging dat men door het vergelijken van de universele biochemische processen, zoals DNA-replicatie, inzicht zo verkrijgen over het verband tussen deze domeinen.

De resulaten waren verbijsterend. Enkele componenten vertoonden de verwachte signalen van een gemeenschappelijke voorouder maar de rest bezit toch een complexere relatie. Bijvoorbeeld, enzymen van DNA replicatie bij archaea en eukaryoten zijn duidelijk gerelateerd maar de bacteriële versie wijkt totaal af. Daarnaast zijn er componenten aangetroffen die sterk overeenkomen in archaea en bacteriën maar compleet anders zijn in eukaryoten. De lappendeken van overeenkomende eigenschappen toont aan dat het onmogelijk is om deze 3 families onder te brengen en de standaard stamboom van het leven.

Verouderde virusstamboom

Forterre komt met de interessantere hypothese dat de huidige 3 domeinen mogelijk de overlevenden zijn van een veel diversere biosfeer die vooraf ging aan die van cellen. Sindsdien hebben Forterre en anderen, bewijs verzameld dat het vroege leven een periode van wilde biochemische experimenten was. Continue werden er moleculaire systemen uitgevonden en deze vermengden zich in nieuwe en meer complexere samenstellingen.

Nadat de cellen zich eenmaal hadden ontwikkeld ging de innovatie van de genenoverdracht van virussen verder. Het resultaat was de creatie en ontwikkeling van ontelbare verschillende levende wezens, opgebouwd uit random combinaties van de aanwezige componenten. Slechts 3 van deze domeinen overleefden en vindt men vandaag de dag terug in het cellulaire leven, de rest bevindt zich in de virosfeer.

Deze hypothese plaatst virussen in het centrum van de vroege evolutie. Forterre: indien men zich bedenkt dat de hoeveelheid van virussen die van de levende cellen ruimschoots overtreft dan mag men concluderen dat de stroom van virusgenen naar cellen altijd groter is geweest. Volgens dit gegeven is het niet moeilijk om zich voor te stellen dat de belangrijkste ontwikkelingen van de evolutie eerst in virussen heeft plaatsgevonden en vervolgens getransformeerd werden naar de levende cel.

Hendrix is het ermee eens: om de complexe biochemie van huidige moderne cellen te herleiden naar de primitieve is vrijwel onmogelijk. Een weg naar de oplossing is de vraag: wat is nodig om dezelfde genen in verschillende cellen in te bouwen. Virussen zouden hiervoor wel eens het gereedschap kunnen zijn.

Forterre is inmiddels ervan overtuigd dat de creatieve kracht van virussen achter de eerste sprongen in het leven staan. Denk bijvoorbeeld eens aan de transitie van de RNA-wereld naar die van het DNA en de uitvinding van de celkern.

Maar hoe dan ook, biologen worden geconfronteerd met de grootste stap voorwaarts in de evolutie sinds de ontdekking van het gen. De toenemende kennis van virussen staat in conflict met de huidige aannames in de evolutie, dit is geen beperking maar een uitdaging. Zeker wanneer men de hypothese van competitiedrang van de “selfish genes” meeneemt. Het lijkt erop dat virussen meer uitgaan van het van het principe: geven en nemen.

Ook kan men het principe van geleidelijke evolutie vergeten, de snelheid waarmee virussen DNA uitwisselen laat zien dat er continue nieuw genetisch materiaal uit het ‘niets’ wordt aangeleverd. Indien de combinaties passen dan kunnen er grote stappen in de evolutie voorwaarts worden gemaakt.

Maar de grootste omwenteling in onze huidige visie is het loslaten van het idee van organismen en soorten. Indivuele soorten zijn niet langer meer de dragers van gescheiden genen-pakketjes welke langzaam maar zeker ontwikkeld zijn door mutaties in het DNA van onze prehistorische voorouders over miljoenen tot misschien miljarden jaren tijd.

In werkelijkheid zijn we allemaal een vergiet, DNA kent geen grenzen, sterker nog, het lijkt erop dat het erfelijk materiaal is verweven in een netwerk van een continue stroom van genen. Victor Tetz (St Petersburg State Pavlov Medical University, Rusland) komt met de term: pangenome.

Misschien moeten we de naaste familie, de mensapen, een beetje aan de kant schuiven. Tuurlijk zijn we directe familie van deze prachtige wezens maar virussen zouden weleens het verschil kunnen maken. Ze staan dichter bij ons dan we denken......

chemicalanarchy.com