Evolutionary reconstruction of bat influenza A viruses reveals segment-specific histories and host-associated selection
تكشف هذه الدراسة أن فيروسات إنفلونزا الطيور (أ) غير التقليدية التي تصيب الخفافيش تمثل سلالة متباعدة بعمق انفصلت عن سلالات فيروس إنفلونزا أ (IAV) الرئيسية قبل 100 إلى 200 عام، وتطورت من خلال تواريخ معقدة خاصة بكل قطعة جينية تتضمن ضغوط اختيار وديناميكيات انتقال بين المضيفين متميزة.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي لبحث مسبق لم يخضع لمراجعة الأقران. وهو ليس نصيحة طبية. لا تتخذ أي قرارات تتعلق بصحتك بناءً على هذا المحتوى. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
تُعد الفيروسات أساتذة في التكيف، حيث تعيد تشكيل نفسها باستمرار للبقاء على قيد الحياة في بيئات جديدة. ومن بين أكثرها نجاحاً فيروسات الإنفلونزا من النوع (أ)، التي تنتقل عادةً بين الطيور والبشر والخنازير عبر الالتصاق بجزيئات سكر محددة على سطح الخلايا. ولقد اعتقد العلماء لعقود من الزمن أن هذه الفيروسات مرتبطة حصرياً بمستقبلات حمض السياليك، وهي آلية "القفل والمفتاح" التي تحدد الحيوانات التي يمكنها إصابتها. ومع ذلك، قلب اكتشاف غريب هذه الرؤية عندما وجد الباحثون فيروسات إنفلونزا تعيش في خفافيش العالم الجديد. لم تستخدم فيروسات الخفافيش هذه "المفاتيح السكرية" القياسية؛ بل تطورت للالتصاق بنوع مختلف تماماً من البروتينات الموجودة في الخلايا المناعية، مما سمح لها بدخول خلايا الخفافيش مع البقاء غير مرئية للدفاعات الخلوية المعتادة. أثار هذا البيولوجيا غير العادية سؤالاً حاسماً: هل قفزت هذه الفيروسات مؤخراً من حيوان آخر إلى الخفافيش ثم تغيرت بسرعة لتناسب موطنها الجديد، أم أنها كانت تعيش في الخفافيش لفترة طويلة جداً، وتطورت بهدوء جنباً إلى جنب مع مضيفيها؟
وللإجابة على ذلك، قام فريق من الباحثين في جامعة تكساس تيك وجامعة ولاية نورث كارولاينا بالغوص في التاريخ الجيني لهذه الفيروسات في الخفافيش. لقد تعاملوا مع الفيروس ليس كوحدة واحدة، بل كمجموعة من ثمانية قطع جينية منفصلة، تماماً مثل مجموعة أوراق اللعب حيث تحكي كل ورقة جزءاً مختلفاً من القصة. ومن خلال تحليل الشفرة الجينية لكل قطعة بشكل مستقل، استطاعوا تتبع متى انفصلت فيروسات الخفافيش عن أقربائها في الطيور والثدييات والبحث عن علامات كيفية تكيفها. كان هدفهم هو تحديد ما إذا كانت فيروسات الخفافيش نتيجة غزو مفاجئ وحديث تبعته عملية صراع محموم للتكيف، أم أنها تمثل سلالة قديمة ومستترة كانت تدور في الخفافيش لقرون.
بحث الباحثون أولاً في توقيت الانفصال. ومن خلال قياس تراكم التغيرات الجينية بمرور الوقت، قدروا أن فيروسات إنفلونزا الخفافيش تباعدت عن العائلة الرئيسية لفيروسات الإنفلونزا بين 100 و200 عام مضت. تشير هذه النتيجة إلى تاريخ أعمق بكثير مما قد يوحي به حدث انتقال حديث. فلو كانت هذه الفيروسات قد انتقلت إلى الخفافيش قبل عقود قليلة فقط، لكانت الاختلافات الجينية أصغر بكثير. وبدلاً من ذلك، تشير البيانات إلى سلالة كانت منفصلة لفترة كبيرة من التاريخ البشري، قبل وقت طويل من اكتشاف هذه الفيروسات في الخفافيش. يدعم هذا الجدول الزمني فكرة أن هذه الفيروسات ليست وافدة جديدة، بل هي مجتمع قديم ومستمر قد تم التغاضي عنه ببساطة من قبل العلم حتى الآن.
بعد ذلك، فحص الفريق كيفية تغير الفيروسات. فعندما يقفز فيروس إلى مضيف جديد، غالباً ما يمر بفترة من التطور المكثف والسريع أثناء صراعه من أجل البقاء، تاركاً بصمة واضحة من الانتقاء القوي عبر جينومه بأكمله. ومع ذلك، لم يجد الباحثون دليلاً على هذا النوع من الهيجان على مستوى الجينوم بأكمله. بدلاً من ذلك، وجدوا أن الضغط التطوري كان مركزاً ومحدداً؛ حيث أظهرت أجزاء قليلة فقط من الفيروس علامات تكيف مكثف، بينما ظل بقية الجينوم مستقراً. يشير هذا النمط إلى أن فيروسات الخفافيش لم تكن بحاجة إلى إعادة اختراع نفسها بالكامل من أجل البقاء، بل أجرت تعديلات مستهدفة على بروتينات محددة، على الأرجح لضبط قدرتها على دخول الخلايا والتهرب من الجهاز المناعي للخفافيش. هذا التكيف الموضعي يتوافق أكثر مع العلاقة طويلة الأمد بين الفيروس ومضيفه مما هو عليه الحال في حالة القفز المفاجئ والفوضوي.
كما بحثت الدراسة في "اللغة" التي تستخدمها الفيروسات لبناء بروتيناتها. فالمضيفون المختلفون غالباً ما يفضلون طرقاً مختلفة لكتابة التعليمات الجينية نفسها، وهو تفضيل يُعرف باسم "استخدام الكودونات". وجد الباحثون أن فيروسات الخفلطيش قد طورت أنماط "تهجئة" متميزة خاصة بها في عدة جينات رئيسية، تختلف عن تلك الموجودة في فيروسات الإنفلونزا لدى الطيور أو البشر. يشير هذا التحول الطفيف في الأسلوب الجيني أيضاً إلى أن فيروسات الخفافيش كانت تتطور داخل بيئة الخفافيش لفترة طويلة، وتتكيف ببطء مع الآليات الخلوية المحددة لمضيفيها.
أخيراً، حاول الفريق إعادة بناء شجرة العائلة لمعرفة من أين أتت فيروسات الخفافيش قبل دخولها مجتمع الخفافيش. ولأن قطع الجينات المختلفة كانت تروي قصصاً مختلفة قليلاً، لم تكن الإجابة بسيطة. فبالنسبة لبعض الجينات، بدا أن الأسلاف كانوا من الطيور، بينما بالنسبة لأخرى، كان المسار غير واضح أو يشير نحو ثدييات أخرى. تشير هذه التوليفة من التواريخ إلى أن فيروس الإنفلونزا في الخفافيش هو "فسيفساء"، من المحتمل أن يكون قد تشكل من خلال عملية تسمى "إعادة التشكيل" (reassortment)، حيث تتبادل الفيروسات المختلفة القطع الجينية. ومن الممكن أن تكون أسلاف هذه الفيروسات قد تنقلت بين أنواع مختلفة بمرور الوقت، ملتقطةً جينات جديدة في طريقها قبل الاستقرار في الخفافيش. إن غياب مسار واحد واضح نحو سلف محدد يسلط الضوء على تعقيد تاريخ الفيروس والفجوات في معرفتنا الحالية بفيروسات الحياة البرية.
في نهاية المطاف، ترسم الدراسة صورة لفيروسات إنفلونزا الخفافيش كسكّان قدماء ومتخصصين في عالم الخفافيش وليس كغزاة حديثين. لقد كانت تتطور جنباً إلى جنب مع مضيفيها لقرون، وتجري تغييرات صغيرة ودقيقة للازدهار في بيئة فريدة. وبينما تظل الطريق الدقيقة التي سلكتها نحو هناك مخفية جزئياً بسبب ندرة العينات من الخفافيش البرية، فإن الأدلة تشير إلى تاريخ طويل ومعقد. يذكرنا هذا الاكتشاف بأن العالم الفيروسي أكثر تنوعاً وقِدماً مما تلتقطه عمليات المراقبة الحالية، وأن بعض أكثر الفيروسات غرابة قد تكون تعيش في وضح النهار، منتظرة منا أن ننظر بتمعن أكبر.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.