تم اكتشاف أكثر من 5000 فيروس غير معروف سابقًا كامنة في المحيطات
 |
| صورة مجهرية إلكترونية لالتهاب الكبد |
حدد تحليل المادة الجينية في المحيط آلاف فيروسات الحمض النووي الريبي غير المعروفة سابقًا وضاعف عدد الشُعب ، أو المجموعات البيولوجية ، للفيروسات التي يُعتقد أنها موجودة ، وفقًا لدراسة جديدة .
تشتهر فيروسات الحمض النووي الريبي بالأمراض التي تسببها للإنسان ، بدءًا من نزلات البرد وحتى COVID-19 . كما أنها تصيب النباتات والحيوانات المهمة للإنسان .
تحمل هذه الفيروسات معلوماتها الجينية في الحمض النووي الريبي ، بدلاً من الحمض النووي. تتطور فيروسات الرنا بمعدلات أسرع بكثير من فيروسات الدنا. بينما قام العلماء بتصنيف مئات الآلاف من فيروسات الحمض النووي في أنظمتهم البيئية الطبيعية ، فإن فيروسات الحمض النووي الريبي لم تخضع للدراسة نسبيًا.
على عكس البشر والكائنات الحية الأخرى المكونة من الخلايا ، تفتقر الفيروسات إلى امتدادات قصيرة فريدة من الحمض النووي يمكن أن تكون بمثابة ما يسميه الباحثون الرمز الشريطي الجيني . بدون هذا الرمز الشريطي ، قد تكون محاولة التمييز بين أنواع مختلفة من الفيروسات في البرية أمرًا صعبًا.
للتغلب على هذا القيد ، قررنا تحديد الجين الذي يرمز لبروتين معين يسمح للفيروس بتكرار مادته الجينية. إنه البروتين الوحيد الذي تشترك فيه جميع فيروسات الحمض النووي الريبي ، لأنه يلعب دورًا أساسيًا في كيفية انتشارها. ومع ذلك ، فإن لكل فيروس من فيروس RNA اختلافات طفيفة في الجين الذي يرمز للبروتين الذي يمكن أن يساعد في تمييز نوع واحد من الفيروسات عن الآخر.
لذلك قمنا بفحص قاعدة بيانات عالمية لتسلسل الحمض النووي الريبي من العوالق التي تم جمعها خلال مشروع البحث العالمي لبعثات تارا أوشنز لمدة أربع سنوات . العوالق هي أي كائنات مائية صغيرة لتسبح ضد التيار. إنها جزء حيوي من شبكات غذاء المحيطات وهي مضيف شائع لفيروسات الحمض النووي الريبي. حدد الفحص الذي أجريناه في النهاية أكثر من 44000 جينة ترمز لبروتين الفيروس.
كان التحدي التالي ، إذن ، هو تحديد الروابط التطورية بين هذه الجينات. كلما كان الجينان أكثر تشابهًا ، زادت احتمالية ارتباط الفيروسات بتلك الجينات ارتباطًا وثيقًا. نظرًا لأن هذه التسلسلات قد تطورت منذ فترة طويلة (ربما تسبق الخلية الأولى ) ، فقد ضاعت مع مرور الوقت العلامات الجينية التي تشير إلى مكان انفصال فيروسات جديدة عن سلف مشترك.
ومع ذلك ، سمح لنا شكل من أشكال الذكاء الاصطناعي يسمى التعلم الآلي ، بتنظيم هذه التسلسلات بشكل منهجي واكتشاف الاختلافات بموضوعية أكثر مما لو تم تنفيذ المهمة يدويًا.
 |
| تم تنظيم الشعب الخمسة الموجودة في فيروسات الحمض النووي الريبي بالطريقة الجديدة. |
حددنا ما مجموعه 5،504 فيروسات RNA بحرية جديدة وضاعفنا عدد شعب فيروسات RNA المعروفة من خمسة إلى 10.
كشف رسم خرائط هذه التسلسلات الجديدة جغرافياً أن اثنين من الشعب الجديدة كانتا وفيرة بشكل خاص عبر مناطق المحيطات الشاسعة ، مع تفضيلات إقليمية في المياه المعتدلة والاستوائية ( Taraviricota ، التي سميت على اسم بعثات Tara Oceans) أو المحيط المتجمد الشمالي ( Arctiviricota ).
نعتقد أن Taraviricota قد تكون الحلقة المفقودة في تطور فيروسات RNA التي سعى الباحثون إليها منذ فترة طويلة ، وربطت بين فرعين مختلفين معروفين من فيروسات RNA التي تباعدت في كيفية تكاثره
 |
| خريطة توضح توزيع فيروسات الحمض النووي الريبي عبر المحيط. |
أعلاه: يتناسب حجم الإسفين مع متوسط وفرة الفيروسات الموجودة في تلك المنطقة ، ويشير لون الإسفين إلى شعب الفيروس.
لماذا يهم
تساعد هذه التسلسلات الجديدة العلماء على فهم أفضل ليس فقط للتاريخ التطوري لفيروسات الحمض النووي الريبي ، ولكن أيضًا تطور الحياة المبكرة على الأرض.
كما أظهر وباء COVID-19 ، يمكن لفيروسات الحمض النووي الريبي أن تسبب أمراضًا مميتة. لكن فيروسات الحمض النووي الريبي تلعب أيضًا دورًا حيويًا في النظم البيئية لأنها يمكن أن تصيب مجموعة واسعة من الكائنات الحية ، بما في ذلك الميكروبات التي تؤثر على البيئات والشبكات الغذائية على المستوى الكيميائي.
يمكن أن يساعد تحديد مكان وجود فيروسات الحمض النووي الريبي في العالم في توضيح كيفية تأثيرها على الكائنات الحية التي تقود العديد من العمليات البيئية التي تدير كوكبنا. توفر دراستنا أيضًا أدوات محسنة يمكن أن تساعد الباحثين في فهرسة فيروسات جديدة مع نمو قواعد البيانات الجينية.
ما لا يزال غير معروف
على الرغم من تحديد العديد من فيروسات RNA الجديدة ، لا يزال من الصعب تحديد الكائنات الحية التي تصيبها. يقتصر الباحثون حاليًا أيضًا على أجزاء من جينومات فيروسات الحمض النووي الريبي غير المكتملة ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى تعقيدها الجيني والقيود التكنولوجية.
ستكون خطواتنا التالية هي معرفة أنواع الجينات التي قد تكون مفقودة وكيف تغيرت بمرور الوقت. يمكن أن يساعد الكشف عن هذه الجينات العلماء على فهم كيفية عمل هذه الفيروسات بشكل أفضل.