Bir otostopçunun evrimi

Virüsler yaşam tanımına meydan okurlar. Yaşama dair bazı özellikleri gösterirken, yaşama dair diğer özellikleri göstermezler. Yaşamı karakterize eden pek çok hücre içi yapıya sahip değildirler. Örneğin virüslerin kendi kendilerine üremelerini sağlayacak biyosentetik mekanizmaları bulunmaz. Bunun için bir konak organizmaya ihtiyaç duyarlar.
Virüslerin bir alt kolu olan retrovirüsleri ilginç kılan şeylerden biri de bunların genetik materyallerini çoğaltma ve konak organizmalarda üreme mekanizmalarıdır.

RETROVİRÜSÜN YAŞAM DÖNGÜSÜ

Bir retrovirüsün yaşam döngüsü birçok farklı basamaktan oluşur. Öncelikle retrovirüs bir konak organizma  ile karşılaşır. Özel bir enzim yardımı ile konak organizmanın hücre zarını deler ve buradan kendi genetik materyalini konak hücreye bırakır. Retrovirüsler Ters Transkriptaz adı verilen enzimleri aracılığı ile kendi RNA’larından o RNA’ya denk düşen DNA dizisini üretirler. Bu retrovirüs DNA’sı konak hücrenin kromozomlarına girer ve oraya dahil olur. Retrovirüs bu şekilde konak hücrenin protein üretim mekanizmalarını kullanarak kendi genetik materyalini ve kılıf proteinini çoğaltır. Böylece üremiş olur.
Retrovirüsler biyolojinin santral dogmasına aykırı örneklerdir. Santral dogmada genetik bilginin akışı DNA-RNA-Protein şeklindeyken, retrovirüslerde genetik bilgi akışı RNA-DNA-RNA-Protein şeklindedir. Retrovirüsler endojen ve eksojen olarak iki şekilde tanımlanabilirler.
Endojen retrovirüsler konak organizmaların üreme hücrelerine bulaşırlar ve genetik yapılarını buradaki kromozomlara ekleyerek bu şekilde nesilden nesile kalıtım yoluyla geçerek iz bırakırlar. Bu izler, retrovirüse ait gen kopyalarıdır ve bunlara endojen retroviral diziler denilir. Bu nedenle endojen retrovirüsler evrimsel tarihimize de bir nevi ışık tutarlar. Bu süreç çok  nadirdir ve retrovirüse ait genlerin yerleştiği konak DNA bölgeleri her seferinde farklı farklıdır. Dolayısıyla iki farklı türün aynı DNA bölgesinde aynı retrovirüse ait genlerin bulunması, bu iki türün geçmişte ortak bir ataya sahip olduklarına işaret eder.

HIV BİR RETROVİRÜSTÜR

Retrovirüslerin içinde en çok bildiğimiz, herhalde AIDS’e sebep olan HIV virüsüdür. Retrovirüsler bugün laboratuvarlarda genetik vektörler olarak da kullanılır. Dış genler, onların genomlarına eklenerek çeşitli hücrelerin genomlarına entegre edilmektedirler. Aslında onlara genom otostopçuları da denilebilir. İnsanların genomunun yaklaşık yüzde 8’lik kısmı  retrovirüslere ait genlerden oluşur1.
16 Ekimde Amerikan Mikrobiyoloji Topluluğu’nun açık kaynak olarak yayınladığı mBio isimli dergide yayınlanan bir araştırma kuş retrovirüslerinin evrimine dair önemli bilgileri açığa çıkardı2   Bu araştırma, milyonlarca yıl önce kuşların pek çok farklı türde endojen retrovirüse evsahipliği yaptığını ve adeta bir eritme kabı görevi gördüğünü ortaya çıkardı. Nasıl metaller bir eritme kabında eritilerek karıştırılıyorsa, farklı virüslerin de genetik bilgileri böylesi bir kabın içinde, yani kuşun vücudunda paylaşılmakta ve değiş tokuş edilmektedir. Bu da retrovirüslerin evriminde bir hızlandırıcı etki yaratır. Bu çalışmada kuşların genomunda bulunan retrovirüslere ait dizilerin memelilerle aynı ana gruplardan olduğu ama çeşitliliğin memelilere göre daha fazla olduğu gösteriliyor.
Bazı retrovirüs dizilerinin yalnızca kuşlarda gözlenmesiyle,  kuşların retroviral evrimlerinin diğer memelilerden daha farklı olduğunu ortaya koyan araştırmacılar, bu retrovirüslerin son 150 milyon yıl boyunca diğer retrovirüslerden bağımsız olarak evrimleştiklerini gösterdiler. Yapılan tüm bu araştırmalar, retrovirüslerin evrimine ışık tutmakla kalmamakta, aynı zamanda virüslerin, canlılığın evriminde oynadığı rolleri daha fazla anlamamıza yardımcı olacak kanıtları, bilgileri de açığa çıkartmaktadır.  


1 Weiss R.A. The discovery of endogenous retroviruses. Retrovirology 2006, 3:67

2 Bolisetty M., Blomberg J., Benachenhou F., Sperber G.,  Beemon K.Unexpected Diversity and Expression of Avian Endogenous Retroviruses. mBio vol. 3no. 5 e00344-12.