A novel freshwater PP-like cyanophage with an unknown source endonuclease VII gene

تنتشر الفيروسات التي تصيب البكتيريا في كل مكان في مياهنا، حيث تعمل كمنظمات غير مرئية للعالم الميكروبي. ومن بين هذه الفيروسات، تستهدف مجموعة محددة تسمى "السيانوفاج" (cyanophages) البكتيريا الزرقاء، وهي الكائنات الضوئية القديمة التي تُسمى غالباً الطحالب الخضراء المزرقة. تلعب هذه الفيروسات الصغيرة دوراً هائلاً في النظم البيئية المائية، حيث تساعد في التحكم في أعداد الطحالب، وإعادة تدوير المغذيات، بل وتؤثر حتى على دورة الكربون العالمية. وتتضمن إحدى الآليات الرئيسية في دورة حياتها تبادل المادة الوراثية مع مضيفيها ومع فيروسات أخرى، وهي عملية تُعرف باسم "نقل الجينات الأفقي". يتيح هذا الخلط الجيني للفيروسات التكيف بسرعة، حيث تلتقط أحياناً أدوات من كائنات غير ذات صلة تماماً لمساعدتها على البقاء. إن فهم كيفية اكتساب هذه الفيروسات لجينات جديدة يساعد العلماء على رسم خريطة الشبكة المعقدة للحياة في بحيراتنا ومحيطاتنا، مما يكشف عن كيفية عمل التطور على مقياس مجهري.

في دراسة حديثة، عزل باحثون فيروساً جديداً من المياه السطحية لـ "بحيرة الشرق" في ووهان بالصين. وقد أطلقوا على هذا الفيروس اسم PP-DH22. وهو يصيب تحديداً نوعين من البكتيريا الزرقاء الخيطية، وهما Plectonema boryanum و Phormidium foveolarum. وعندما فحص العلماء المخطط الجيني للفيروس، وجدوا أنه يشبه إلى حد كبير فيروساً معروفاً يسمى PP، والذي اكتُشف في البحيرة نفسها قبل عقود. يتشارك الفيروسان في بنية جينية وحجم متطابقين تقريباً، وفي نفس مجموعة الجينات لبناء غلافهما البروتيني وذيولهما. ومع ذلك، كشفت نظرة فاحصة على التسلسل الجيني عن شذوذ مذهل يشير إلى أن هذا الفيروس الجديد قد استعار أدوات من مصدر مختلف تماماً.

اكتشف الباحثون أن PP-DH22 يمتلك نسخة ثانية من جين محدد يسمى "إندونوكلياز VII" (endonuclease VII). هذا الجين هو أداة جزيئية تساعد الفيروسات على إصلاح وإعادة دمج حمضها النووي، ويعمل أساساً كمقص لقطع ولصق الشرائط الجينية. وبينما كانت النسخة الأولى من هذا الجين في PP-DH22 تطابق النسخة الموجودة في فيروسات السيانوفاج المماثلة، فإن النسخة الثانية حكت قصة مختلفة. فعندما قارن الفريق تسلسل هذا الجين الثاني بقاعدة بيانات واسعة من الفيروسات المعروفة، لم يتطابق مع أقربائه في عائلة السيانوفاج، بل أظهر تشابهاً أقوى مع جين موجود في فيروس يصيب بكتيريا Escherichia coli (الإشريكية القولونية)، وهي بكتيريا توجد عادة في أمعاء البشر والحيوانات.

كان التشابه الجيني بين هذا الجين الثاني في فيروس البحيرة وفيروس بكتيريا E. coli أعلى بكثير من التشابه بين فيروس البحيرة وأقاربه المقربين. ويشير هذا التباين إلى حدث نادر حيث يُرجح أن الفيروس قد التقط الجين من نوع مختلف تماماً من المضيفين، ربما من بكتيريا E. coli أو بكتيريا ذات صلة، بدلاً من وراثته من سلف من السيانوفاج. وأشار الباحثون إلى أنه بينما يصيب الفيروس حالياً أنواعاً معينة فقط من البكتيريا الزرقاء، فإن وجود هذا الجين الغريب يلمح إلى تاريخ تطوري أوسع؛ إذ يشير ذلك إلى أن الفيروس قد يمتلك القدرة على التفاعل مع نطاق أوسع من المضيفات البكتيرية مما كان يُعتقد سابقاً، أو أنه نجح في دمج أداة غريبة لتعزيز استراتيجيات بقائه.

تؤكد الدراسة أن PP-DH22 هو عضو متميز في عائلة فيروسات PP، حيث يتشارك مع فيروس PP الأصلي في هوية جينية تبلغ 99.97 بالمائة في معظم جينومه. ومع ذلك، يبرز هذا الجين الوحيد وغير المتوقع كعلامة واضحة على التبادل الجيني عبر الأنواع. وتعزز هذه النتائج الفكرة القائلة بأن الفيروسات ليست كيانات معزولة، بل هي مشارك ديناميكي في شبكة عالمية من تدفق الجينات. ومن خلال حمله لجيناً يبدو وكأنه ينتمي لفيروس بكتيريا الأمعاء أكثر من انتمائه لفيروس سيانوفاج يعيش في البحيرة، يقدم PP-DH22 مثالاً ملموساً على كيفية قدرة الفيروسات على سد الفجوة بين عوالم بيولوجية مختلفة تماماً، وإعادة تشكيل تركيبها الجيني للتنقل في البيئات المعقدة التي تسكنها.