Virus là sinh vật sống và nó có chung tổ tiên với tế bào hiện đại

2.023

Virus là sinh vật sống và khi xưa nó cũng có cấu tạo tế bào giống như vi khuẩn, nấm, thực vật và cả động vật ngày nay. Đó là kết luận đầy bất ngờ của các nhà khoa học sau khi nghiên cứu về lịch sử tiến hóa của virus và tế bào. Nghiên cứu này cung cấp thêm bằng chứng mạnh ủng họ cho quan điểm xem virus là một sinh vật sống, nếu điều này được chấp nhận rộng rãi thì đây sẽ là thay đổi cực kỳ quan trọng đối với sinh học phổ thông mà chúng ta từng học.

Bằng chứng cho thấy virus là sinh vật sống

Trước đây người ta không công nhận virus là sinh vật sống điển hình do nó không có cấu tạo tế bào, đa số không thể sống độc lập do không có hệ enzym để thực hiện phản ứng sinh hóa nhằm trao đổi chất và nó cũng không có khả năng tự sinh sản. Do đó, người ta xếp virus vào thể vô sinh. Tuy nhiên kết luận này vẫn còn gây tranh cãi và người ta vẫn chưa biết được nguồn gốc của nó.

Để nghiên cứu sâu hơn về nguồn gốc của virus cũng như mối quan hệ của nó đối với tế bào, 2 nhà sinh vật học tiến hóa Gustavo Caetano-Anollés và Arshan Nasir đã tién hành so sánh cuộn protein (Protein Fold) của 3.460 loài virus với 1.620 tế bào. Cuộn là một cấu trúc cơ bản giúp tạo ra những hình dạng phức tạp của protein và các loài virus hoặc tế bào khác nhau sẽ mang một bộ mã di truyền quy định những cấu trúc cuộn protein khác nhau.

So sánh là một phương pháp hữu hiệu để nghiên cứu lịch sử tiến hóa, đặc biệt là đối với virus. Hầu hết các loài virus đều thường xuyên biến đổi nên bộ mã di truyền của nó cũng thay đổi rất nhanh và điều này vô tình che đậy đi những dấu vết di truyền cổ xưa. Nhưng cấu trúc cuộn của protein luôn được giữ lại ngay cả khi bộ mã di truyền có thay đổi và đây chính là căn cứ vững chắc để nghiên cứu về lịch sử tiến hóa của virus và các tế bào.

Trong nghiên cứu lần này, 2 nhà sinh học đã phát hiện có 442 cấu trúc cuộn protein giống nhau giữa virus và tế bào. Đồng thời, họ còn phát hiện có 66 cấu trúc cuộn protein chỉ virus mới có. Khi các nhà sinh vật muốn xác định khi họ so sánh 2 thực thể sống có liên quan nhau, họ sẽ tìm một số lớn những điểm tương đồng và một vài sự khác biệt giữa chúng. Theo 2 nhà nghiên cứu, phát hiện lần này đã đi tới kết luận rằng virus và tế bào từng chia sẻ nguồn gốc tiến hóa.

Virus là sinh vật sống dưới dạng "một nhà máy trong tế bào chủ"

Nghiên cứu lần này đã cung cấp thêm bằng chứng củng cố cho lập luận virus là sinh vật sống chứ không chỉ là một “đoạn mã di truyền được đóng gói”. Lập luận này tất nhiên vẫn còn gây ra rất nhiều tranh cãi trong giới khoa học. Tuy nhiên, 2 nhà nghiên cứu Caetano-Anollés và Nasir cho rằng: “Virus cần phải được xem là một sinh vật sống, sinh sản bằng một phương pháp không điển hình là cần phải lây nhiễm vào tế bào. Cách sinh tồn này khác với vòng đời của các loài vi khuẩn ký sinh".

Theo 2 nhà nghiên cứu, để xác định được virus có thể tái sản xuất và trao đổi chất hay không, điều quan trọng là phải xem xét “nhà máy virus” bên trong một tế bào chủ chứ không phải là những gì trước đây chúng ta thường nghĩ về virus - những hạt mang tên virion tồn tại bên ngoài tế bào và không thể sinh sản. Nhóm nghiên cứu lập luận: “Bản chất sự tự lập của virus là một nhà máy virus nội bào bên trong tế bào chủ chứ không phải là những hạt virion".

Một tế bào chủ sẽ sinh sản bằng cách tạo ra thêm những virion mới, sau đó lây sang những tế bào khác để tiếp tục thành lập “nhà máy virus” và nhóm nghiên cứu cho rằng quá trình này tương tự như cách các sinh vật thông thường sản xuất giao tử để hình thành hợp tử. Mặt khác, các tế bào chủ cũng sản xuất ra protein nhằm cung cấp cho quá trình sản xuất các virion mới.

Giả thuyết về nguồn gốc của virus

2 nhà nghiên cứu cho rằng cách giải thích khả thi nhất cho phát hiện lần này là virus hiện đại và tế bào có cùng một tổ tiên. Họ gọi tổ chức sống cổ đại đó là một proto-virocell và nó đã trải quá rất nhiều phiên bản khác mới tiến hóa tới “nhà máy virus nội bào” như ngày nay. Có thể proto-virocell đã xất hiện rất sớm trong quá trình hình thành sự sống và khi đó, các tế bào sẽ rất khác so với ngày nay: có thể bộ gene của nó được lưu trữ trong nhiều phân đoạn RNA và cũng thiếu rất nhiều cấu trúc phức tạp so với các tế bào ngày nay.

Theo thời gian, chọn lọc tự nhiên khiến cho proto-virocell phải tiến hóa thành các tế bào ngày càng nhỏ hơn và các bộ gene cũng nhỏ hơn. Cuối cùng, quá trình này đã tạo nên virus hiện đại ngày nay với kích thước nhỏ hơn tế bào rất nhiều lần và bộ gene cũng đơn giản hơn.