SARS-CoV-2’NİN olası evrimsel kökeni

SARS-CoV-2’nin evrimi hiç şüphesiz hem neden olduğu salgının daha iyi anlaşılmasını hem de COVID-19’a karşı daha etkili ve güvenli yeni tedavilerin, koruyucu önlemlerin geliştirilmesini sağlayacaktır. Uzunca bir süredir dünya çapında hem virüs genomunun açığa çıkarılması için, hem de virüsün zoonetik transferinin hangi canlıdan gerçekleştiğinin bulunabilmesi için araştırılmalar sürdürülüyor. Bunun için hem insan örneklerinden virüs genom dizileri çıkarılıyor. Paralelinde ise hastalığı hafif, orta ve ağır şiddette geçiren insanlar arasındaki bağışıklık tepkileri arasındaki farklılıkların açığa çıkarılabilmesi için insan genom, proteom, metabolom vb. çalışmalara dünya çapında başlandı. Bunlara ek olarak ise koronavirüs rezervuarı olan çeşitli canlılardan alınan örneklerdeki koronavirüs genom dizileri açığa çıkarılarak, evrimsel akrabalıkları gösteren filogenetik aile ağaçları oluşturuluyor.

Bu dizilere dayanan birçok analizin yer aldığı çalışmalar bilimsel dergilerde ya da makalelerin henüz hakem sürecinden geçmeden kamuoyuna açıklandığı BioRxiv gibi arşivlerde yayımlanıyor. 29 Mayıs tarihinde¹ Li ve diğerleri tarafından Science Advances dergisinde yayınlanan araştırma SARS-CoV-2 virüsünün pangolin koronavirüsü ile rekombinasyon ve saflaştırıcı (negatif) seçilim baskısı sonucu ortaya çıktığını öne sürüyor.

Saflaştırıcı seçilim nedir daha iyi anlamak için doğal seçilime bakmalı öncelikle. Evrim mekanizmalarından birisi de doğal seçilim yoluyla evrimdir ve Darwin tarafından Türlerin Kökeni’nde anlatılan mekanizmadır. Seçilim, evrimin işleyişinde önemli bir mekanizmadır. Sabitleyici, yönlü, dengeleyici, bölücü seçilim gibi farklı yolları kullanır. Özünde bu mekanizmada uyum açısından farklı genlere sahip bireyler arasında bir “yarış” vardır. Bu ”yarışın” “kazananı” pozitif olarak seçilir ve popülasyonda bu bireyin genotipinin görülme sıklığı artar. “Kaybeden” ise negatif olarak seçilir ve popülasyonda görülme sıklığı azalır. DNA’daki (ya da RNA virüslerinde RNA’daki) değişikliklerin fazla olması genellikle yarardan çok zarar getirdiği için, negatif seçilim zararlı mutasyonları ortadan kaldırarak aslında organizmanın uzun vadede daha kararlı olmasını sağlar. Negatif seçilim organizma için zararlı bir mutasyonun popülasyonda yayılmasını ve yaygınlaşmasını engeller.²

Çalışmaya göre, SARS-CoV-2’ye ait spike proteini üzerinde bulunan reseptör bağlayıcı bölgenin (RBD) yarasa koronavirüslerine daha az benzerlik gösterirken, pangolin koronavirüslerine daha fazla benzerlik göstermekte. Bu bölge koronavirüslerin memeli hücrelerine bulaşırken kullandığı ACE-2 reseptörüne bağlanmaktadır. Araştırmacılar bu bölgenin, yarasa koronavirüsünün pangolin koronavirüsüyle rekombinasyonu sonucu oluştuğunu öne sürerken, SARS-CoV-2’ye en fazla benzerlik gösteren yarasa koronavirüsünün etkili bir şekilde insan hücrelerini enfekte edemediğinin de altını çiziyor. Bu çalışmaya göre SARS-CoV-2 spike proteini açısından yarasa koronavirüsü ile pangolin koronavirüsünün  bir hibridi yani karışımı. İnsana sıçrama öncesinde bu gen parçası değişiminin (rekombinasyonun) önemli bir rol oynadığı düşünülüyor.

Yine yarasa, pangolin ve insan koronavirüslerinin spike proteinini kodlayan spike geninin RBM bölgesinde ve diğer genlerde araştırmacılar saflaştırıcı (negatif) seçilimin olduğunu ortaya koydu. SARS, MERS vb. koronavirüslerde ve diğer virüslerin evriminde, bu rekombinasyon olaylarının yaygın olarak görüldüğü biliniyor.   

Çalışma virüsün olası kökenine ışık tutmuş olması bakımından oldukça önemli bir çalışma. Yarasa mı, pangolin mi tartışmasına şimdilik son noktayı koymuş gibi gözükse de aslında bu son nokta değil. Çünkü bu tür filogenetik ağaçlara bakılarak yaptığımız tahminler elimizdeki verinin (farklı koronavirüslere ait RNA dizilerinin) içeriği ile belirlenmektedir. Dünya üzerinde, orada bir yerlerde, bizim dizisini henüz bilmediğimiz bir koronavirüsün dizisi (pangolin, yarasa vb.) belirlenerek bu aile ağaçlarına girdiğinde tüm bu tabloyu ve ona dayanan yorumları değiştirebilir. Elimizdeki verilere göre yarasa ve pangolin koronavirüsleri arasındaki RBD bölgesi değişiminin, SARS-CoV-2’nin evriminde ve bulaşıcılığının artmasında önemli bir role sahip olabileceğini söyleyebiliriz.

¹ Li,et al. Emergence of SARS-CoV-2 through recombination and strong purifying selection. Science Advances, May 29, 2020: eabb9153 DOI: 10.1126/sciadv.abb9153

² Loewe, L. (2008) Negative selection. Nature Education 1(1):59