זהירות, וירוסים ענקיים מהמאדים! האמנם?

כותרות אתרי החדשות זעקו: וירוסים ממאדים תפסו טרמפ על מטאוריט. המדענים אפילו לא טענו זאת

בגיליון האחרון של כתב העת המדעי היוקרתי Science התפרסמה תגלית מרתקת. חוקרים צרפתיים גילו נגיף (וירוס) ענק, גדול פי עשרה מנגיף ממוצע ובעל מטען גנטי עצום של כ-2,500 גנים – הרבה יותר מנגיף ממוצע. ואם זה לא מספיק, הנגיף הזה חולק רק כשבעה אחוזים מהמידע התורשתי שלו עם אורגניזמים אחרים המוכרים לאדם – שיעור נמוך מאוד.

הפרסום המסעיר הוליד בעיתונות כותרות יומרניות וסנסציוניות כמו: “התגלה הוירוס הגדול בעולם: הגיע לפה ממאדים” (mako), “הפלישה ממאדים: הווירוס הגדול בעולם – מהחלל” (ynet) “הערכה: הם “תפסו טרמפ” ממאדים על מטאור” (NRG). הכותרות האלה רחוקות מאוד מהמציאות ויותר מתאימות לסרט מדע בדיוני סוג ב’. ברצוני לפתוח ולומר שעל פי המידע הקיים אי אפשר להסיק שהנגיף הגיע ממאדים, או מכל מקום אחר מחוץ לכדור הארץ, מה גם שהחוקרים לא מציינים ולו ברמז כל אפשרות כזאת.

בכתבה שלפנינו ננסה להבין איך גילו החוקרים את הנגיף וזיהו אותו , מדוע לא סביר שמקורו מחוץ לכדור הארץ ומה החשיבות האמיתית של התגלית.

אז מה היה במחקר?
במסגרת המחקר, הצליחו החוקרים לבודד שני נגיפי ענק – האחד ממאגר מים מתוקים באוסטרליה והשני ממעמקי הים ליד צ’ילה. את הדגימות שאספו מהקרקע הם ניקו וחיפשו בהן עדויות לפעילות נגיפית. מאחר שבמסגרת מחזור חייו הנגיף מתרבה בתוך הפונדקאי עד שהפונדקאי לא יכול יותר להכיל אותו ומתפוצץ, החוקרים חיפשו עדויות לתאים מפוצצים. בדוגמאות החשודות הם מצאו חלקיקים גדולים החשודים כנגיפים, ולאחר שבודדו אותם הם השוו את המבנה שלהם באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים וראו שהמבנה של שני הנגיפים דומה אך ההרכב החלבוני שלהם היה שונה. מכך הם הסיקו שמדובר בנגיפים ממינים שונים.

על מנת לוודא שאכן מדובר בנגיפים, החוקרים השרו אותם יחד עם אמבות (סוג של יצור חד-תאי) ועקבו אחר מחזור החיים שלהם במשך 15-10 שעות. מה שנמצא היה שהאמבות בולעות את הנגיפים, אך בניגוד לחלקיקי מזון רגילים, הנגיפים יצרו חורים בחלקיקים שבהם היו כלואים, ובמקום שהאמבה תעכל אותם הם שחררו את תכולתם לתוך הנוזל התוך-תאי שלה. כעבור 4-2 שעות החל הגרעין – האברון המכיל את המידע התורשתי של האמבה – לעבור שינויים, 8-6 שעות אחר כך איבדה האמבה את צורתה הרגילה והפכה למבנה כדורי, ובסופו של דבר היא התפרקה וכמאה נגיפים חדשים השתחררו החוצה ויצאו להדביק אמבות חדשות. התנהגות כזאת מתאימה למחזור חיים נגיפי, כפי שאפשר לראות בסרטון מחזור ההתפרצות הוויראלית.

בשלב זה יכלו החוקרים לקבוע במידה רבה של ביטחון שאכן מדובר בנגיף ולא ביצור חד-תאי כמו חיידק או שמר. כעת פנו החוקרים לאפיין את הנגיפים, ולשם כך פענחו את הקוד הגנטי שלהם והשוו אותו עם לנגיפים אחרים. התברר שלנגיפים יש כמות מכובדת של גנים העומדת על 2,556-1,502 – הרבה יותר מהדרוש לנגיף ממוצע (המינימום ההכרחי לנגיף הוא 4 גנים). הנתון הזה עשוי להעיד על מורכבות מסוימת במחזור החיים של הנגיף.

כשהשוו החוקרים את החומר התורשתי של שני הנגיפים עם נגיפים אחרים, התגלה שהם חולקים איתם רק כשבעה אחוזים מהחומר התורשתי. פירוש הדבר ש-93 אחוזים מהגנים של הנגיפים ייחודיים להם, וזו אכן תגלית מרעישה. זאת בדיוק הנקודה שבה אנשים עשויים לחשוד שמדובר בנגיף שמקורו לא מהעולם הזה, בשל השוני הרב בינו לבין נגיפים אחרים.

עם זאת, בין הגנים הלא ייחודיים (שבעת האחוזים) נמצאו גנים שמקודדים אנזימי מפתח כמו שכפול החומר התורשתי, אריזה, אנזימי ליבה וכו’. ובמלים אחרות, האנזימים החשובים למחזור החיים בנגיף החדש דומים לאנזימים המקבילים אצל נגיפים אחרים. כמו כן הראו החוקרים שהנגיף פועל על פי אותו קוד גנטי סטנדרטי האופייני לכל היצורים החיים בעולם, מכאן נובע שככל הנראה מדובר בנגיף מקומי שלא הגיע מכוכב אחר.

בהמשך רצו החוקרים לבדוק אם מדובר בנגיף מפותח במיוחד או שאולי יש לנו פה יצור חד-תאי פרימיטיבי שהתנוון ואימץ תכונות של נגיף. לשם כך חיפשו בו אנזימי מפתח שחיוניים לתהליכי החיים הבסיסיים של
החיידק, ביניהם אנזימי מבנה ואנזימים שעוסקים בהפקת אנרגיה, אך לא מצאו אף אחד מהם, כך שנראה סביר
מאוד שמדובר בנגיף מפותח ולא בחיידק מנוון. עם זאת, הם מצאו בנגיף גנים של חיידקים ושל יצורים חד-תאיים מפותחים יותר, שככל הנראה הווירוס ספח אליו כששהה בתוך האמבה.

אז הוא מהמאדים או לא?

כפי שראינו, אכן התגלה נגיף חדש שלכאורה יש לו מכנה משותף קטן מאוד עם נגיפים אחרים, אך עדיין תהליכים הבסיסיים של מחזור החיים שלו דומים מאוד לנגיפים ארציים מוכרים – כולל דמיון מבני ברמת האנזימים. הנגיף פועל על פי אותו קוד גנטי בסיסי שלפיו עובדים כל היצורים החיים בעולם. כדי להתרבות הוא חייב פונדקאי. ללא פונדקאי הוא לא יוכל לשכפל את עצמו ולא יוכל לעבור אבולוציה שתאפשר לו להתאים את עצמו לסביבתו.

אם נניח לרגע שנגיף מגיע לכדור הארץ על אסטרואיד, הנגיף הזה חייב למצוא דרך להתרבות על מנת לשרוד ולהתפתח, והסבירות שבמקום שממנו הגיע במקור יש אמבות כמו בכדור הארץ קלושה ביותר. כל זה מוביל למסקנה שלמרות כל ההבדלים בין הנגיף הזה לנגיפים מוכרים אחרים, ככל הנראה מקורו עדיין בכדור הארץ ואין שום הצדקה לכותרות הבומבסטיות והמטעות שכיכבו באתרי החדשות.

למה הנגיף כל כך שונה?
חשוב לציין שזו אינה הפעם הראשונה שמוצאים נגיף עם אחוז גבוה של גנים ייחודיים. דוגמה אחרת היא נגיפי הענק (Mimivirus), שמכילים גם הם אחוז גבוה מאוד של גנים ייחודיים. לתופעה הזאת יש כמה הסברים אפשריים: האחד הוא שאותם 93 אחוז של גנים שונים הם “גנים מומחים” שמסייעים לנגיף להתאים את עצמו לפונדקאי כתוצאה ממירוץ חימוש שבמסגרתו האמבה מפתחת מנגנוני הגנה והנגיף עוקף אותם. האפשרות הזו אינה סבירה במיוחד, משום שאבולוציה לא יוצרת אנזימים יש מאין – השינוי הוא הדרגתי, כך שחייב להימצא לפחות דמיון קלוש בינו לבין חלבונים אחרים.

אפשרות נוספת היא שמדובר בקרוב רחוק מאוד של נגיפים שאנו מכירים כיום – שריד של נגיף קדום, ואולי אפילו שריד של חולית ביניים בין החיים ראשונים לחיידקים. זאת האפשרות שהחוקרים לוקחים בחשבון ומתכוונים לבדוק לעומק, משום שאם היא אכן נכונה מדובר בגילוי מרעיש במיוחד שאפשר ללמוד ממנו רבות על התפתחות החיים.

עוד אפשרות קשורה לאקלים השורר בתוך האמבה. האמבה היא יצור חד-תאי גדול שבולע כמעט כל דבר שהוא פוגש – נגיפים, , חיידקים, אצות, שמרים ועוד. בתוך האמבה החלקיקים שלהם מתפרקים ומתערבבים, וסביר להניח שחלקי גנים מיצורים אחרים התערבבו בגנים של הנגיף. ייתכן שהם נתנו לו יתרון והשתמרו, ייתכן שמדובר בחלקי גנים שלא נתנו לו יתרון אבל גם לא פגעו בו ונשארו בו כגנים לא פעילים, או שאינם תורמים לנגיף. מנגנון כזה, שנקרא העברה גנטית רוחבית, הוא מנגנון מוכר שאינו ייחודי לנגיף הזה. אנו מכירים אותו גם מנגיף שפעת החזירים.

אפשרות אחרונה היא שאנחנו פשוט לא מכירים עדיין מספיק נגיפים בשביל לשרטט אילן יוחסין של האבולוציה של הנגיפים. יכול להיות שבמעמקי הים מסתתרים עוד נגיפים רבים מהמשפחה הזאת ושהם הרבה פחות נדירים ממה שאנחנו חושבים, יכול מאוד להיות שעוד לא גילינו את קצה קצהו של הקרחון, וכיום כשיש לנו כלים מחקריים מפותחים מבעבר נוכל לחשוף עולם שלם של יצורים מיקרוסקופיים.
תהיה הסיבה אשר תהיה, החשיבות האמיתית של התגלית אינה מקור הנגיף, אלא אופן פעולתו. יש לנו כאן מאות אנזימים חדשים שאינם מוכרים למדע ורק מחכים שיפענחו את מנגנון פעולתם. מי יודע? אולי עוד יצמחו מכאן פיתוח טכנולוגי או אפילו תרופה.

תודה לד”ר יעל מוצפי מהמחלקה לביולוגיה מבנית על הסיוע בהכנת הכתבה

ארז גרטי
דוקטורנט, המחלקה לכימיה ביולוגית, מכון ויצמן למדע
עורך אתר “מאגר מדע” של מכון דוידסון