بازنگری در تعریف حیات: مرزهای علم و کشف جدید

بازاندیشی در تعریف زندگی: علم در نقطه عطف

در طول قرن‌ها، دانشمندان همواره در مورد اینکه واقعاً چه چیزی را می‌توان «زنده» دانست، بحث کرده‌اند. تعاریف کلاسیک به‌راحتی ارگانیسم‌های پرسلولی پیچیده و حتی باکتری‌های ساده خودتکثیرشونده را شامل می‌شوند. اما موجوداتی مانند ویروس‌ها که برای تکثیر به میزبان نیاز دارند و فاقد فرایندهای متابولیکی مستقل هستند، در حاشیه این تعاریف باقی می‌مانند. رفتار منحصر به فرد ویروس‌ها—فعالیت بالا در بدن میزبان و بی‌حرکتی کامل در خارج از آن—باعث شده است تا در ژنتیک، میکروبیولوژی و زیست‌شناسی تکاملی بحث‌های فراوانی شکل گیرد.

کشف Sukunaarchaeum mirabile: موجودی میان دنیاها

پژوهشگران از کانادا و ژاپن با معرفی یک میکروارگانیسم جدید در مطالعه‌ای که به‌تازگی در پایگاه bioRxiv منتشر شده، مرزهای سنتی تعریف حیات را به چالش کشیده‌اند. این میکروب تازه کشف‌شده که به‌صورت موقت Sukunaarchaeum mirabile نام گرفته است، ویژگی‌هایی ترکیبی از موجودات سلولی و ویروس‌ها را نشان می‌دهد و افق‌های جدیدی در فهم محدوده مرزی میان زندگی و غیرزندگی ایجاد کرده است.

نام این میکروب برگرفته از یک ایزد کوچک در اسطوره‌های ژاپنی است و طی توالی‌یابی ژنوم پلانکتون دریایی Citharistes regius شناسایی شد. در جریان بررسی مواد ژنتیکی، دکتر ریو هارادا و تیمش از دانشگاه دالهوزی در هالیفاکس، نوا اسکوشیا، به قطعه‌ای از DNA برخوردند که با هیچ گونه شناخته‌شده‌ای تطابق نداشت. آنالیزهای بیشتر نشان داد که این موجود به شاخه آرکئا تعلق دارد؛ گروهی از میکروارگانیسم‌های اولیه که تصور می‌شود جد مشترک تمام یوکاریوت‌ها (از جمله انسان) هستند.

سازمان ژنومی: نقشه‌ای حداقلی برای زندگی

وجه تمایز Sukunaarchaeum، ژنوم فوق‌العاده کوچک آن با فقط ۲۳۸ هزار جفت باز است. برای مقایسه، حتی ژنوم بسیاری از ویروس‌ها و آرکئاها به مراتب بزرگ‌تر هستند و کوچک‌ترین ژنوم کامل شناخته‌شده در آرکئا تاکنون بیش از ۴۹۰ هزار جفت باز داشته است—یعنی بیش از دو برابر Sukunaarchaeum.

برخلاف ویروس‌های معمول، این ارگانیسم دارای ژن‌هایی است که امکان ساخت ریبوزوم‌ها و تولید RNA پیام‌رسان را برایش فراهم می‌کند و نشان‌دهنده نوعی خودمختاری محدود است. با این حال، مانند ویروس‌ها تقریباً فاقد تمامی مسیرهای متابولیکی شناخته‌شده است و برای بسیاری از عملکردهای حیاتی خود به میزبان وابسته است؛ فراتر از فرآیندهای اصلی همانند همانندسازی DNA، رونویسی و ترجمه. محققان نوشته‌اند: «ژنوم آن به شدت مختصر است و تقریباً هیچ مسیر متابولیکی شناسایی‌شده‌ای ندارد و عمدتاً ماشین‌آلات ضروری برای همانندسازی را کدگذاری می‌کند.»

نگاه نو به وابستگی سلولی

این ترکیب منحصر به فرد خودمختاری محدود و وابستگی شدید تاکنون در هیچ موجودی مشاهده نشده بود. Sukunaarchaeum با نگه داشتن فقط ژن‌های ضروری برای همانندسازی خود و انتقال سایر وظایف متابولیکی به میزبان، مرزهای قدیمی بین حیات سلولی مینیمال و ویروس‌ها را زیر سوال می‌برد. طبق گفته نویسندگان مقاله، این سطح از وابستگی متابولیکی به میزبان «مرزهای کلاسیک زندگی سلولی را جابجا می‌کند» و به تنوع عظیم و ناشناخته‌ای از همزیستان میکروبی اشاره دارد.

پیامدها برای زیست‌شناسی تکاملی و مطالعات میکروبی

کشف Sukunaarchaeum mirabile راه‌های تازه‌ای برای تحقیق در زیست‌بوم‌شناسی میکروبی، ژنتیک تکاملی و منشأ حیات می‌گشاید. این موجود نمونه زنده‌ای از ارگانیسمی است که در نقطه تلاقی راهبردهای ویروسی و سلولی قرار دارد و احتمالاً چنین موجوداتی در طبیعت بیشتر از آنچه تصور می‌شود وجود دارند. این یافته‌ها دوگانه‌انگاری فعلی درباره زندگی را به چالش می‌کشند و پیچیدگی فرگشت زیستی را برجسته می‌کنند.

به گفته گروه تحقیقاتی: «ادامه پژوهش در همزیستی‌ها ممکن است شکل‌هایی حتی شگفت‌انگیزتر از حیات را آشکار کند و درک ما را از تکامل یاخته‌ها متحول سازد.»

جمع‌بندی

شناسایی Sukunaarchaeum mirabile نقطه عطفی مهم در جست‌وجوی بی‌پایان برای تعریف مرزهای حیات است. این میکروب با محو کردن خطوط میان سلول و ویروس، نه تنها مفاهیم بنیادین ما را به چالش می‌کشد بلکه چشم‌اندازی گسترده‌تر و دقیق‌تر از تنوع میکروبی را آشکار می‌سازد. مطالعات آینده بر روی همزیستان مشابه می‌تواند دریافت ما از درخت حیات و نیروهای تکاملی شکل‌دهنده آن را دگرگون کند.