آن چه امروزه به عنوان تئوری سه قلمرویی تکامل سلولی از آن آگاهیم براساس دستاورد هایی از توالی RNA ریبوزومی می باشد که طبق این بررسی، سلول های زنده را در سه دسته رده بندی می کنند.(باکتری ها-آرکی ها-یوکاریوت ها ). یکی از مواردی که از این طبقه بندی حمایت می کند، بررسی ها و آنالیز  مولکولی اجزایی از سلول است که در فرآیند ترجمه و رونویسی نقش دارند.

اما جالب توجه است که در بررسی ها و آنالیز های مولکولی فرآینده هایی مانند : همانندسازی _نوترکیبی _ ترمیم اجزای مورد نیاز در سلول به خوبی از تئوری سه قلمرویی حمایت نمی کند، به عنوان مثال:

توپوایزومرازII  در آرکی ها بیشتر شبیه توپوایزومراز باکتری ها است تا یوکاریوت ها.همچنین،یکسری روابط غیرمنطقی در بین آنزیم های پردازشی DNA ویروس ها با ارگانیسم های سلولی، نشان می دهند، مثلا :DNA پلیمراز باکتریوفاژ T4 قرابت بیشتری با DNA پلیمراز های یوکاریوتی دارد تا هدف های باکتریایی.

نکته قابل تفکر این است که جایگاه ویروس ها در درخت جهانی حیات کجاست؟

آیا همزمان با سلول های اولیه تشکیل شده اند ؟

آیا عناصری از جنس ژنتیک هستند که سرکشانه از ژنوم سلول ها گریخته و نسبتا دیر تشکیل شده اند؟

سناریو دنیا RNA بر این استواره که ماده ژنتیکی اصلی سلول ها RNAبوده است و نسبتا با سرعت DNA(به دلیل پایداری بیشتر) جایگزین RNA شده است.

اما آخرین جد مشترک جهانی(LUCA) ، DNA خود را چگونه به دست آورده است؟

در سال های اخیر سناریو تکاملی جدیدی توسط یکی از محققان موسسه پاستور به نام پاتریک فورتر  در ارتباط با چگونگی به دست آوردن DNA توسط سلول ها و ارتباط ماشین سلولی با اولین منشا DNA  پیشنهاد شده است. استدلال های فورتر به شرح زیر می باشد:

وی بر این باور بود بهبود جزئی در پایداری ژنتیکی نمی تواند دلیلی قدرتمند و کافی برای تغییر ژنوم از RNA به DNA باشد .

 طبق پیشنهاد فورتر ،ویروس ها برای حفاظت ژنوم هایشان در برابر آنزیم های تخریب کننده ای که توسط سلول میزبان علیه ویروس ساخته شده ،مکانیسم اضافی DNA را ابداع کردند.

امروزه ویروس هایی که می شناسیم حاوی ژنوم های  RNA , DNA  و DNA حاوی یوراسیل به جای تیمین و DNA حاوی هیدروکسیل متیل سیتوزین به جای سیتوزین می باشند.

سلول های امروزی در سه قلمرو، دارای سیستم های طراحی شده ای برای تخریب DNA یا RNA  ورودی و خارجی می باشند.

فرضیه فورتر با یک جهان RNA ای شامل : سلول هایی با  ژنوم RNA و ویروس هایی با ژنوم RNA می باشد شروع می شود  پس از آن ژن ویروس هایی با ژنوم های DNA  انتخاب می شوند ، چون این ژنوم  آن ها را  در مقابل نوکلئاز های سلولی محافظت می کند .

تصور بر این است این انتخاب قبل از تقسیم LUCA (این نیز محتوی ژنوم RNA است) به سه رده رخ داده است. پس از آن سه ویروس که حاوی DNA بودند و غیر بیماری زا بودند  (ویروس های بنیان گذار) اجداد سه قلمرو را آلوده کرده است.این سه ویروس DNA دار  در درون سلول های میزبان خود به عنوان پلاسمید های DNA و درست مانند، همانندسازی پروفاژ PI درون اشریشیاکلی همانندسازی کرده اند.

دو تا از این ویروس ها با هم قرابت بیشتری دارند (که این ها اجداد یوکاریوت ها وآرکی ها را آلوده کرده اند.) نسبت به سومین ویروس بنیانگذار که جد باکتری ها را آلوده کرده است.

و بدین ترتیب سلول ها برای پایدارتر شدن ،ژنوم خود را از RNA به DNA تبدیل کرده است، تصور بر اینکه آنزیم رونویسی کننده معکوس ،آنزیمی است که پیشینه ای قدیمی دارد و بر اساس آن چه امروزه در رتروویروس ها می بینیم قابل قبول است.(این آنزیم در تبدیل RNA به DNA نقش دارد)

طی چندین چرخه متوالی از جهش و انتخاب ،نوکلئیک اسید های ویروسی مقاوم به تجزیه توسط سلول میزبان مثل: DNA-U  و DNA-T و DNA-hmC ظهور پیدا کردند،تمام این چهار نوکلئیک اسید در ویروس های امروزی یافت می شوند .

تبدیل ژنوم های سلولی RNA به DNA مستلزم لیزوژنی بوسله ویروس بنیان گذار DNA دار است ، که ژن های میزبان روی ژنوم RNA منتقل می شوند .

سه ویروس بنیان گذار fvE-fvA-fvB به ترتیب اجداد باکتری ها-آرکی ها-یوکاریوت ها  را آلوده کرده اند.باید توجه داشت که قرابت بیشتری بین fvA و fvB دیده می شود.

به عنوان نتیجه ای از عفونت های ویروسی ، ژنوم های این سه رده اجدادی در نهایت RNA را به DNA تبدیل کرده و تصور بر این است که آخرین جد مشترک LUCA که ژنوم RNA  را حفظ کرده اند، منقرض شده اند.

میکروبیولوژی براک

الهام ترابی - دانشگاه شیراز