ค้นพบไวรัสที่ใหญ่ที่สุดในโลก - ข้อพิสูจน์ว่าไวรัสยักษ์วิวัฒนาการมาจากเซลล์

By: terminus
Writer
on Thu, 13/10/2011 - 01:45

ในปี 2003 นักวิทยาศาสตร์ได้ตระหนักว่าสิ่งที่พวกเขาเคยคิดกันมานานว่าเป็นแบคทีเรีย แท้จริงแล้วมันคือไวรัสขนาดยักษ์ทีชื่อว่า "Mimivirus" ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่าไวรัสทั่วไป 10-20 เท่าและมีปริมาณข้อมูลพันธุกรรมถึง 1 ล้านกว่าคู่เบส

แต่วันนี้ตำแหน่งไวรัสที่ใหญ่ที่สุดก็ถึงเวลาเปลี่ยนมือแล้ว เมื่อทีมนักวิจัยที่นำโดย Chantal Abergel และ Jean-Michel Claverie แห่ง Aix-Marseille University ประเทศฝรั่งเศส ได้ค้นพบไวรัสยักษ์ชนิดใหม่ที่ใหญ่กว่า Mimivirus

ไวรัสที่เพิ่งค้นพบนี้ได้ชื่อทางวิทยาศาสตร์ว่า Megavirus chilensis ตามชื่อแหล่งที่มาของมันคือชายฝั่งมหาสมุทรในประเทศชิลี นักวิจัยสามารถแยก Megavirus ออกมาได้โดยการนำตัวอย่างที่เก็บมาจากทะเลใส่ลงไปในภาชนะเลี้ยงอะมีบา (Acanthamoeba griffini, A. polyphaga, และ A.castellanii) จากนั้นก็รอให้ไวรัสจากทะเลเข้าไปขยายพันธุ์ในเซลล์อะมีบา แล้วค่อยแยกเชื้อไวรัสออกมาทำการศึกษาอีกที

ภาพถ่ายจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแสดง Mimivirus (ข้างบน) และ Megavirus (ข้างล่าง) ส่วนภาพในช่องเล็กแสดงถึงเส้นใยบนผิวนอกของไวรัส เชื่อว่าทำหน้าที่หลอกให้อะมีบาเข้าใจผิดคิดว่าไวรัสเป็นอาหารและงาบเข้าไปในเซลล์

เป็นโชคดีที่ว่าแม้ไวรัสพวกนี้จะมีที่มาจากน้ำทะเล แต่พวกมันก็สามารถเข้าไปขยายพันธุ์ในเซลล์อะมีบาน้ำจืดที่ใช้ในการทดลองได้เป็นอย่างดี นักวิจัยจึงสามารถวิเคราะห์หน้าตาและ DNA ของมันได้ ผลปรากฏว่า Megavirus chilensis มีปริมาณข้อมูลพันธุกรรมถึง 1,259,197 คู่เบส มากกว่าของ Mimivirus อยู่ 6.5%

และยังเป็นโชคดีต่อเนื่องอีกชั้นที่ว่าในจำนวนยีนทั้งหมด 1,120 ชุดของ Megavirus มีอยู่ประมาณ 23% ที่แตกต่างจากของ Mimivirus ซึ่งความแตกต่างระดับนี้อยู่ในจุดที่กำลังพอดี ไม่มากเกินไปและไม่น้อยเกินไปสำหรับการวิเคราะห์เปรียบเทียบสายวิวัฒนาการของไวรัสทั้งสองชนิด

ผลจากการวิเคราะห์สายวิวัฒนาการของ Megavirus, Mimivirus และไวรัส CroV ซึ่งเป็นญาติห่างๆ ของไวรัสยักษ์ทั้งสอง แสดงให้เห็นว่า Megavirus กับ Mimivirus เคยมีบรรพบุรุษร่วมกัน และตัวบรรพบุรุษจะต้องมีขนาดจีโนมใหญ่กว่าของ Megavirus หรือ Mimivirus เสียอีก

ดังนั้นจึงเป็นไปได้ว่าไวรัสยักษ์เหล่านี้สูญเสียข้อมูลพันธุกรรมไปเรื่อยๆ ตามเส้นทางวิวัฒนาการ ซึ่งขัดกับอีกทฤษฎีหนึ่งที่เชื่อกันว่าไวรัสยักษ์แอบขโมยข้อมูลพันธุกรรมมาจากเซลล์โฮสต์และไวรัสอื่นๆ มาสะสมเป็นของตัวเอง (ศัพท์ทางชีววิทยาเรียกวิธีการได้รับ-ส่งผ่านข้อมูลพันธุกรรมระหว่างกันแบบนี้ว่า "horizontal gene transfer" เนื่องจากไม่ใช่การส่งต่อผ่านกันลงมาตามแนวตั้งจากรุ่นสู่รุ่น)

และเมื่อดูจุดเวลาที่ Megavirus แยกตัวออกมาเป็นสายวิวัฒนาการของตัวเอง ก็พบว่า Megavirus เริ่มวิวัฒนาการหลังจากกำเนิดของเซลล์ยูคารีโอตไม่นาน (eukaryotic cell หมายถึงเซลล์สิ่งมีชีวิตที่มีนิวเคลียส) ทำให้นักวิจัยเชื่อว่าบรรพบุรุษต้นกำเนิดของไวรัสยักษ์อาจเคยเป็นส่วนหนึ่งของสารพันธุกรรมของเซลล์สิ่งมีชีวิตหรืออาจจะเป็นเซลล์เองเลยก็ได้!

แต่ก่อนแรกเริ่มเดิมที บรรพบุรุษของไวรัสยักษ์อาจมียีนที่ทำหน้าที่ดำรงชีวิตได้ครบทุกอย่างเหมือนเซลล์อิสระทั่วไป เผอิญว่าเกิดการกลายพันธุ์แล้วยีนที่จำเป็นดันหายไป ไวรัสยักษ์จึงต้องหันเหชีวิตมาเป็นปรสิตสิงร่างเซลล์อื่นๆ (เอ๊ะ คิดดูอีกทีอาจจะเป็นเพราะว่ามันหันเหชีวิตไปเป็นปรสิต ยีนที่ไม่จำเป็นเลยค่อยๆ หดหายไปก็ได้ ...เอาเถอะ สรุปว่ามันมาจากเซลล์แล้วกัน)

ข้อสนับสนุนที่สำคัญมากๆ ของทฤษฎี "ไวรัสมาจากเซลล์" คือความจริงที่ว่าพวกไวรัสยักษ์ในปัจจุบันรวมถึง Megavirus ที่เพิ่งค้นพบนี้ด้วย ยังคงเหลือยีนที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการถอดรหัสจาก DNA ไปสู่ RNA (trancription) และกระบวนการแปลรหัสจาก RNA ไปเป็นโปรตีน (translation) อยู่บางส่วน ซึ่งทั้งสองกระบวนการนี้คือสิ่งจำเป็นพื้นฐานที่สุดของเซลล์สิ่งมีชีวิตทุกชนิดบนโลกนี้

นั่นแปลได้ว่าไวรัสยักษ์เหล่านี้อาจสืบเชื้อสายร่วมเป็นญาติห่างๆ (ห่างมากๆ) ของสิ่งมีชีวิตยูคารีโอตทั้งหลายซึ่งแน่นอนว่ารวมมนุษย์อย่างเราๆ ท่านๆ ด้วย! หรือจะนับว่ามันคือเศษซากของบรรพบุรุษดึกดำบรรพ์ที่ไม่ยอมหายจากโลกไปก็ได้

รายงานการวิจัยนี้ตีพิมพ์ในวารสาร PNAS doi: 10.1073/pnas.1110889108 (อันนี้เปิดดาวน์โหลดฟรีอีกแล้ว แต่ผมต้องขอแนะนำเหมือนเช่นเคยว่า "ถ้าไม่จำเป็น ก็อย่าดีกว่า")

ที่มา - New Scientist, Ars Technica, Nature News Blog, BBC News, GenomeWeb


Bonus: เนื่องจากข่าวนี้ แหล่งข่าวภาษาอังกฤษของเราเขียนได้ค่อนข้างสับสนมาก มีไม่ตรงกันหลายจุด ผมขอแถมโบนัสสรุปให้ว่าควรอ่านจากที่ไหนดี อ่านสรุปของผมได้จาก Google+

11 Comments

g-man's picture

อูย แค่ไวรัสปัจจุบันก็โรคภัยเพียบขนาดนี้ ถ้าตัวขนาดนี้มีทั่วไปไม่อยากคิดว่าจะโรคภัยมากมายขนาดไหน

PaPaSEK's picture

เป็นข่าวที่อ่านสนุกมากๆ ครับ

ไม่รู้ทำไมนะ ผมจะมีความประทับใจกับเจ้าพวกนี้มากๆ จำได้ว่าตั้งแต่เด็กๆ ตอนได้เรียนเรื่องจุลชีวันเป็นครั้งแรก ผมก็ประทับใจตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา

ในยุคที่ผมเพิ่งเริ่มใช้อินเตอร์เน็ต อีเมล์ทุกตัวของผมต้องมีคำว่า "ameba" พอตอนผมโตก็ย้ายชื่อ ameba ไปอยู่ในโปรแกรมแทน

mementototem's picture

ไวรัสพวกนี้ไม่ต้องการโฮสต์เหรอครับ เห็นบอกว่าเอามาจากชายฝั่งทะเล เคยคิดว่าไวรัสมันต้องอาศัยอยู่ในตัวของสิ่งมีชีวิต (หรือสารคัดหลั่ง) ถ้าไม่มีมันจะตายเสียอีก

อาจจะงงเอง แต่ว่า มันเป็น สาร หรือ สาย ครับ?
>อาจเคยเป็นส่วนหนึ่งของสารพันธุกรรมของเซลล์สิ่งมีชีวิต

terminus's picture

ไวรัสต้องการโฮสต์ในการขยายพันธุ์ครับ เขาถึงต้องใช้อะมีบามาล่อให้ไวรัสเข้ามา infect แล้วค่อยส่องหาไวรัสในอะมีบา

ในตัวอย่างที่เก็บจากทะเล ไวรัสพวกนี้ก็อาจจะ infect พวกจุลินทรีย์ในทะเลอยู่แล้ว หรืออาจล่องลอยอยู่เป็นอนุภาคไวรัสในดินหรือในน้ำแต่ไม่ได้ขยายพันธุ์ (ส่วนใหญ่ไวรัสจะทนสภาวะภายนอกได้ชั่วระยะเวลาหนึ่ง)

สาเหตุที่เขาไม่ส่องจากน้ำทะเลเลยก็เพราะว่ามันเล็กเกินไปครับ จะเอาน้ำทะเลไปส่องกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนทั้งกระป๋องก็คงไม่ใช่เรื่อง เขาเลยใช้อะมีบาพวก Acanthamoeba เป็นตัวล่อให้ไวรัสเข้ามาแล้วขยายจำนวนให้เยอะๆ

>สารพันธุกรรม

ตามนั้นครับ ผมตั้งใจจะบอกว่า ไวรัสยักษ์อาจเป็น DNA หรือส่วนของ DNA ของเซลล์ที่หลุดออกมาใช้ชีวิตเป็นปรสิตเร่ร่อนครับ

mementototem's picture

อ๋อครับ ขอบคุณครับ

ตอนแรกผมคิดว่ามันเป็นส่วนหนึ่งของสายวิวัฒนาการแล้วแยกตัวออกมาเสียอีก

F16's picture

แล้วไวรัสพวกนี้มันทำให้เกิดโรคอะไรบ้างครับ
สมมุติถ้ามันเข้ามาอยู่ในตัวคนได้?

terminus's picture

ถ้าเป็น Megavirus ที่เพิ่งเจอนี่ ไม่รู้เลยครับ

ส่วน Mimivirus นี่ อาจทำให้เกิดปอดบวมได้ http://en.wikipedia.org/wiki/Mimivirus แต่ยังไม่ยืนยันชัดเจน

zipper's picture

อ่านแล้วเหมือนว่าไวรัสพวกนี้เหมือนสะเก็ดหินที่หลุดมาจากหินก้อนใหญ่ๆ เลยนะ

ถ้า DNA ที่สมบูรณ์เป็นเหมือนหินก้อนใหญ่ๆ ไวรัสก็เหมือนสะเก็ดหินที่หลุดมามีเนื้อหินแค่บางส่วนของหินก้อนใหญ่

wichate's picture

ถ้ามันมาจากเซลล์ ต่อไปเชลล์มะเร็งก็จะกลายเป็นเชื่อไวรัสได้ใช่ใหมเนี่ย

แหม ไม่อยากจะคิดว่าวันหนึ่ง มะเร็ง จะระบาดเหมือนไข้หวัดได้

terminus's picture

เซลล์ในที่นี้หมายถึงเซลล์ในยุคแรกเริ่มที่ไม่มีอะไรซับซ้อน มีแค่สารพันธุกรรม และเยื่อกั้นอาณาเขต

เซลล์ที่ซับซ้อนอย่างทุกวันนี้คงกลายร่างไปเป็นไวรัสไม่ได้ง่ายๆ หรอกครับ (อันนี้คือถ้าทฤษฎีไวรัสมาจากเซลล์เป็นจริงนะ)