اکتشافات ویروس شناسی می تواند زیست شناسی را تغییر دهد

2024 نویسنده: Seth Attwood | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-16 16:03

ویروس‌ها موجودات کوچک اما «فوق‌العاده قدرتمند» هستند که بدون آنها زنده نمی‌مانیم. تأثیر آنها بر سیاره ما غیرقابل انکار است. پیدا کردن آنها آسان است، دانشمندان به شناسایی انواع ویروس های ناشناخته قبلی ادامه می دهند. اما چقدر در مورد آنها می دانیم؟ چگونه بفهمیم کدام یک را ابتدا بررسی کنیم؟

کرونا ویروس SARS-CoV-2 تنها یکی از چندین میلیون ویروسی است که در سیاره ما زندگی می کنند. دانشمندان به سرعت در حال شناسایی بسیاری از انواع جدید هستند.

مایا بریتبارت به دنبال ویروس های جدید در تپه های موریانه آفریقایی، فوک های قطب جنوب و دریای سرخ بوده است. اما، همانطور که معلوم شد، برای اینکه واقعاً چیزی پیدا کند، فقط باید به باغ خانه خود در فلوریدا نگاه می کرد. در آنجا، در اطراف استخر، می‌توانید عنکبوت‌های گوی‌وبی از گونه Gasteracantha cancriformis را پیدا کنید.

آنها دارای رنگ روشن و بدن سفید گرد هستند که روی آن لکه های سیاه و شش خار قرمز مایل به قرمز قابل توجه است، شبیه به یک سلاح عجیب و غریب از قرون وسطی. اما در داخل بدن این عنکبوت ها، مایا برایتبارت با یک شگفتی مواجه شد: زمانی که برایتبارت، متخصص بوم شناسی ویروسی در دانشگاه فلوریدا جنوبی در سنت.

همانطور که می دانید، از سال 2020، ما، مردم عادی، تنها با یک ویروس به خصوص خطرناک که اکنون برای همه شناخته شده است، مشغول بوده ایم، اما بسیاری از ویروس های دیگر نیز وجود دارند که هنوز شناسایی نشده اند. به گفته دانشمندان، حدود 10³¹ذرات مختلف ویروسی، که ده میلیارد برابر تعداد تقریبی ستارگان در جهان قابل مشاهده است.

اکنون واضح است که اکوسیستم ها و ارگانیسم های فردی به ویروس ها وابسته هستند. ویروس ها موجودات کوچک، اما فوق العاده قدرتمندی هستند، آنها رشد تکاملی را در طول میلیون ها سال تسریع کردند، با کمک آنها، انتقال ژن ها بین ارگانیسم های میزبان انجام شد. با زندگی در اقیانوس های جهان، ویروس ها میکروارگانیسم ها را تشریح کردند، محتویات آنها را به محیط آبی پرتاب کردند و شبکه غذایی را با مواد مغذی غنی کردند. کورتیس ساتل ویروس شناس از دانشگاه بریتیش کلمبیا در ونکوور کانادا می گوید: «بدون ویروس ها نمی توانستیم زنده بمانیم.

کمیته بین‌المللی طبقه‌بندی ویروس‌ها (ICTV) دریافت که در حال حاضر 9110 نوع ویروس جداگانه در جهان وجود دارد، اما واضح است که این کسری ناچیز از کل آنها است. این تا حدودی به این دلیل است که طبقه بندی رسمی ویروس ها در گذشته دانشمندان را ملزم می کرد که ویروس را در ارگانیسم میزبان یا سلول های آن کشت کنند. این فرآیند زمان بر است و گاهی اوقات به طور غیر واقعی پیچیده به نظر می رسد.

دلیل دوم این است که در طول تحقیقات علمی، تاکید بر یافتن ویروس هایی بود که باعث بیماری در انسان یا موجودات زنده دیگری می شود که برای انسان ارزش خاصی دارد، مثلاً مربوط به حیوانات مزرعه و محصولات کشاورزی است.

با این وجود، همانطور که همه‌گیری کووید-19 به ما یادآوری کرد، مطالعه ویروس‌هایی که می‌توانند از یک ارگانیسم میزبان به ارگانیسم دیگر منتقل شوند، مهم است و این دقیقاً تهدیدی برای انسان و همچنین حیوانات اهلی یا محصولات است.

در طول دهه گذشته، تعداد ویروس‌های شناخته‌شده به دلیل پیشرفت در فناوری شناسایی و همچنین به دلیل تغییر اخیر در قوانین شناسایی انواع جدید ویروس‌ها که امکان شناسایی ویروس‌ها را بدون نیاز به کشت آن‌ها فراهم می‌کند، به شدت افزایش یافته است. یک ارگانیسم میزبان

یکی از رایج ترین روش ها متاژنومیکس است. این به دانشمندان اجازه می دهد تا نمونه هایی از ژنوم ها را بدون نیاز به کشت از محیط جمع آوری کنند. فن‌آوری‌های جدید مانند توالی‌یابی ویروس‌ها، نام‌های ویروس بیشتری را به فهرست اضافه کرده‌اند، از جمله برخی از آنها که به‌طور شگفت‌آوری گسترده هستند، اما هنوز تا حد زیادی از دید دانشمندان پنهان مانده‌اند.

مایا برایتبارت می گوید: «اکنون زمان بسیار خوبی برای انجام این نوع تحقیقات است. - من فکر می کنم که از بسیاری جهات اکنون زمان ویروم است [ویروم - مجموعه ای از همه ویروس هایی که مشخصه یک ارگانیسم فردی هستند - تقریباً ترجمه.] ".

تنها در سال 2020، ICTV 1044 گونه جدید را به لیست رسمی ویروس خود اضافه کرد که هزاران ویروس دیگر در انتظار توضیح هستند و تاکنون نامی از آنها برده نشده است. ظهور چنین تنوع زیادی از ژنوم ها ویروس شناسان را بر آن داشت تا در نحوه طبقه بندی ویروس ها تجدید نظر کنند و به روشن شدن روند تکامل آنها کمک کرد. شواهد قوی وجود دارد که نشان می دهد ویروس ها از یک منبع منشا نمی گیرند، بلکه چندین بار رخ داده اند.

با این حال، به گفته ینس کوهن ویروس شناس از موسسه ملی آلرژی و بیماری های عفونی ایالات متحده (NIAID) در فورت دیتریک، مریلند، اندازه واقعی جامعه ویروسی جهانی تا حد زیادی ناشناخته است: "ما واقعاً نمی دانیم که در حال وقوع است."

همه جا و همه جا

هر ویروسی دو خاصیت دارد: اول اینکه ژنوم هر ویروس در یک پوشش پروتئینی محصور شده است و ثانیاً هر ویروس از یک ارگانیسم میزبان خارجی - چه انسان، چه عنکبوت یا گیاه - برای تولید مثل استفاده می کند. اما تغییرات بی شماری در این طرح کلی وجود دارد.

به عنوان مثال، سیرکوویروس های کوچک تنها دو یا سه ژن دارند، در حالی که میمی ویروس های عظیم که از برخی باکتری ها بزرگتر هستند، صدها ژن دارند.

به عنوان مثال، باکتریوفاژهایی وجود دارند که تا حدودی شبیه به دستگاه فرود روی ماه هستند - این باکتریوفاژها باکتری ها را آلوده می کنند. و البته امروزه همه در مورد توپ های قاتل پر شده با خارها می دانند، تصاویری که اکنون شاید برای هر فرد در هر کشوری از جهان به طرز دردناکی آشنا باشد. و ویروس ها نیز این ویژگی را دارند: یک گروه از ویروس ها ژنوم خود را به شکل DNA ذخیره می کنند، در حالی که گروه دیگر - به شکل RNA.

حتی یک باکتریوفاژ با استفاده از یک الفبای ژنتیکی جایگزین وجود دارد که در آن پایه نیتروژنی A در سیستم متعارف ACGT با مولکول دیگری که با حرف Z تعیین شده است جایگزین می شود [حرف A مخفف پایه نیتروژنی "آدنین" است که بخشی از هسته است. اسیدها (DNA و RNA)؛ ACGT- بازهای نیتروژنی تشکیل دهنده DNA، یعنی: A - آدنین، C - سیتوزین، G - گوانین، T - تیمین، - تقریبا. ترجمه].

ویروس ها به قدری در همه جا حضور دارند و حتی اگر دانشمندان به دنبال آنها نباشند، می توانند ظاهر شوند. بنابراین، به عنوان مثال، فردریک شولز اصلاً قصد مطالعه ویروس ها را نداشت، حوزه تحقیقات علمی او توالی ژنوم ها از فاضلاب است. شولتز به عنوان دانشجوی کارشناسی ارشد در دانشگاه وین، در سال 2015 از متاژنومیکس برای یافتن باکتری استفاده کرد. با این رویکرد، دانشمندان DNA را از طیف وسیعی از موجودات جدا می کنند، آنها را به قطعات کوچک خرد می کنند و آنها را توالی می کنند. سپس یک برنامه کامپیوتری ژنوم های منفرد را از این قطعات جمع آوری می کند. این روش یادآور مونتاژ چند صد پازل به طور همزمان از قطعات جداگانه مخلوط شده با یکدیگر است.

در میان ژنوم‌های باکتری، شولتز نمی‌توانست متوجه بخش عظیمی از ژنوم ویروسی نشود (ظاهراً به این دلیل که این تکه دارای ژن‌های پوششی ویروسی بود) که شامل 1.57 میلیون جفت باز بود. معلوم شد که این ژنوم ویروسی یک غول است، بخشی از گروهی از ویروس ها بود که اعضای آن ویروس های غول پیکری هم در اندازه ژنوم و هم در ابعاد مطلق (معمولاً 200 نانومتر یا بیشتر قطر) هستند.این ویروس آمیب‌ها، جلبک‌ها و سایر تک یاخته‌ها را آلوده می‌کند و در نتیجه اکوسیستم‌های آبی و همچنین اکوسیستم‌های خشکی را تحت تأثیر قرار می‌دهد.

فردریک شولتز، اکنون یک میکروبیولوژیست در مؤسسه ژنوم مشترک وزارت انرژی ایالات متحده در برکلی، کالیفرنیا، تصمیم گرفت به دنبال ویروس های مرتبط در پایگاه های داده متاژنومیک بگردد. در سال 2020، شولتز و همکارانش در مقاله خود بیش از دو هزار ژنوم از گروه حاوی ویروس های غول پیکر را توصیف کردند. به یاد بیاورید که پیش از این، تنها 205 ژنوم از این قبیل در پایگاه های اطلاعاتی در دسترس عموم گنجانده شده بود.

علاوه بر این، ویروس شناسان همچنین مجبور بودند در جستجوی گونه های جدید به داخل بدن انسان نگاه کنند. متخصص بیوانفورماتیک ویروس، Luis Camarillo-Guerrero، به همراه همکارانش از موسسه Senger در هینکستون (بریتانیا)، متاژنوم های روده انسان را تجزیه و تحلیل کردند و پایگاه داده ای حاوی بیش از 140000 گونه باکتریوفاژ ایجاد کردند. بیش از نیمی از آنها برای علم ناشناخته بودند.

مطالعه مشترک دانشمندان که در فوریه منتشر شد، همزمان با یافته‌های دانشمندان دیگر بود که یکی از رایج‌ترین گروه‌هایی از ویروس‌ها که باکتری‌های روده انسان را آلوده می‌کنند، گروهی به نام crAssphage است (نامگذاری شده از برنامه cross-assembler که آن را در سال 2014 کشف کرد).. Camarillo-Guerrero که اکنون برای شرکت تعیین توالی DNA ایلومینا (Illumina در کمبریج، انگلستان واقع شده است) می گوید، علیرغم فراوانی ویروس های ارائه شده در این گروه، دانشمندان در مورد نحوه مشارکت ویروس های این گروه در میکروبیوم انسانی نمی دانند.

متاژنومیکس ویروس های زیادی را کشف کرده است، اما در عین حال، متاژنومیکس بسیاری از ویروس ها را نادیده می گیرد. در متاژنوم‌های معمولی، ویروس‌های RNA توالی‌بندی نمی‌شوند، بنابراین کالین هیل، میکروبیولوژیست از دانشگاه ملی ایرلند در کورک، ایرلند، و همکارانش آنها را در پایگاه‌های داده RNA به نام متاترانوشت جستجو کردند.

دانشمندان معمولاً هنگام مطالعه ژن ها در یک جمعیت به این داده ها اشاره می کنند. آن دسته از ژن هایی که به طور فعال به RNA پیام رسان تبدیل می شوند [RNA پیام رسان (یا mRNA) RNA پیام رسان (mRNA) نیز نامیده می شوند - تقریباً. ترجمه] در تولید پروتئین نقش دارد. اما ژنوم ویروس های RNA نیز در آنجا یافت می شود. این تیم با استفاده از تکنیک‌های محاسباتی برای استخراج توالی از داده‌ها، 1015 ژنوم ویروسی را در متاترانکریپتوم‌های نمونه‌های سیلت و آب پیدا کردند. به لطف کار دانشمندان، پس از انتشار تنها یک مقاله، اطلاعات مربوط به ویروس های شناخته شده به میزان قابل توجهی افزایش یافته است.

به لطف این روش ها، امکان جمع آوری تصادفی ژنوم هایی وجود دارد که در طبیعت وجود ندارند، اما برای جلوگیری از این امر، دانشمندان یاد گرفته اند از روش های کنترلی استفاده کنند. اما نقاط ضعف دیگری نیز وجود دارد. برای مثال، جداسازی انواع خاصی از ویروس‌ها با تنوع ژنتیکی بسیار دشوار است، زیرا برای برنامه‌های رایانه‌ای سخت است که توالی‌های ژنی متفاوت را کنار هم بگذارند.

یک رویکرد جایگزین، تعیین توالی هر ژنوم ویروسی به طور جداگانه است، همانطور که میکروبیولوژیست مانوئل مارتینز-گارسیا از دانشگاه آلیکانته در اسپانیا انجام می دهد. او پس از عبور آب دریا از فیلترها، تعدادی ویروس خاص را جدا کرد، DNA آنها را تکثیر کرد و به توالی یابی پرداخت.

پس از اولین تلاش، او 44 ژنوم را پیدا کرد. مشخص شد که یکی از آنها نوعی یکی از رایج ترین ویروس هایی است که در اقیانوس زندگی می کند. این ویروس دارای چنان تنوع ژنتیکی زیادی است (یعنی قطعات ژنتیکی ذرات ویروسی آن در ذرات مختلف ویروسی آنقدر متفاوت است) که ژنوم آن هرگز در تحقیقات متاژنومیک ظاهر نشده است. دانشمندان نام آن را «37-F6» به دلیل قرار گرفتن آن روی یک ظرف آزمایشگاهی گذاشتند.با این حال، مارتینز-گارسیا به شوخی گفت، با توجه به توانایی ژنوم برای مخفی شدن در دید ساده، باید به نام جیمز باند فوق مامور 007 نامگذاری می شد.

درختان خانواده ویروس ها

ویروس‌های اقیانوسی، مانند جیمز باند مخفی، مانند بسیاری از چندین هزار ژنوم ویروسی که در دهه گذشته با استفاده از متاژنومیکس کشف شده‌اند، نام لاتین رسمی ندارند. این توالی‌های ژنومی یک سؤال دشوار را برای ICTV مطرح کردند: آیا یک ژنوم برای نام‌گذاری ویروس کافی است؟ تا سال 2016، ترتیب زیر وجود داشت: اگر دانشمندان نوع جدیدی از ویروس یا گروه طبقه‌بندی را برای ICTV پیشنهاد می‌کردند، به استثنای موارد نادر، لازم بود نه تنها این ویروس، بلکه ارگانیسم میزبان نیز در فرهنگ ارائه شود. اما در سال 2016، پس از بحث های شدید، ویروس شناسان توافق کردند که یک ژنوم کافی است.

برنامه های کاربردی برای ویروس های جدید و گروه هایی از ویروس ها شروع به ورود کردند. اما روابط تکاملی بین این ویروس ها گاهی نامشخص مانده است. ویروس شناسان معمولاً ویروس ها را بر اساس شکل (مثلاً "طول"، "نازک"، "سر و دم") یا بر اساس ژنوم آنها (DNA یا RNA، تک رشته ای یا دو رشته ای) طبقه بندی می کنند، اما این ویژگی ها به طرز شگفت آوری چیز کمی به ما می گویند. در مورد منشا مشترک آنها به عنوان مثال، به نظر می رسد ویروس هایی با ژنوم DNA دو رشته ای حداقل در چهار موقعیت مختلف منشأ گرفته باشند.

طبقه‌بندی اولیه ویروس‌های ICTV (که دلالت بر این دارد که درخت ویروس‌ها و درخت اشکال حیات سلولی جدا از یکدیگر وجود دارند) تنها مراحل پایین‌تر سلسله مراتب تکاملی را شامل می‌شد، از گونه‌ها و جنس‌ها تا سطحی که، طبق طبقه بندی حیات چند سلولی، معادل پستانداران یا مخروطیان است. هیچ سطوح بالاتری از سلسله مراتب تکاملی ویروس ها وجود نداشت. و بسیاری از خانواده های ویروس به صورت مجزا و بدون هیچ گونه پیوندی با انواع دیگر ویروس ها وجود داشتند. بنابراین، در سال 2018، ICTV سطوح بالاتری را برای طبقه‌بندی ویروس‌ها اضافه کرد: کلاس‌ها، انواع و قلمروها.

در بالای طبقه‌بندی ویروس‌ها، ICTV گروه‌هایی به نام «قلمروها» (قلمروها) را قرار می‌دهد که مشابه «دامنه‌ها» برای اشکال حیات سلولی (باکتری‌ها، باستان‌ها و یوکاریوت‌ها)، یعنی. ICTV برای تمایز بین این دو درخت از کلمه متفاوتی استفاده کرد. (چند سال پیش، برخی از دانشمندان پیشنهاد کردند که برخی از ویروس‌ها احتمالاً می‌توانند در درخت اشکال حیات سلولی قرار بگیرند؛ اما این ایده مورد تأیید گسترده قرار نگرفته است.)

ICTV شاخه های درخت ویروس را مشخص کرده و ویروس های RNA را به منطقه ای به نام ریبوویریا اختصاص داده است. به هر حال، بخشی از این منطقه ویروس SARS-CoV-2 و سایر ویروس های کرونا است که ژنوم آنها RNA های تک رشته ای است. اما پس از آن جامعه گسترده ویروس شناسان مجبور شدند گروه های طبقه بندی دیگری را پیشنهاد کنند. اتفاقاً یوجین کونین، زیست‌شناس تکاملی از مرکز ملی اطلاعات بیوتکنولوژی در بتسدا، مریلند، تیمی از دانشمندان را گرد هم آورد تا اولین راه را برای دسته‌بندی ویروس‌ها بیابند. برای این منظور، کونین تصمیم گرفت تمام ژنوم های ویروسی و همچنین نتایج مطالعات روی پروتئین های ویروسی را تجزیه و تحلیل کند.

آنها منطقه ریبوویریا را دوباره سازماندهی کردند و سه قلمرو دیگر را پیشنهاد کردند. کونین گفت که بر سر برخی از جزئیات اختلاف نظر وجود داشته است، اما در سال 2020 سیستم سازی بدون مشکل زیادی توسط اعضای ICTV تایید شد. طبق گفته کونین، دو قلمرو دیگر در سال 2021 چراغ سبز نشان دادند، اما چهار قلمرو اصلی احتمالاً بزرگترین باقی خواهند ماند. در پایان، کونین پیشنهاد می‌کند که تعداد قلمروها می‌تواند به 25 عدد برسد.

این عدد ظن بسیاری از دانشمندان را تأیید می کند: ویروس ها جد مشترکی ندارند. کونین می گوید: "هیچ مولد واحدی برای همه ویروس ها وجود ندارد." "این فقط وجود ندارد." این بدان معنی است که ویروس ها احتمالاً چندین بار در طول تاریخ حیات روی زمین ظاهر شده اند.بنابراین، دلیلی نداریم که بگوییم ویروس ها نمی توانند دوباره ظاهر شوند. مارت کروپوویچ ویروس شناس از انستیتو پاستور در پاریس، که هم در تصمیم گیری ICTV و هم در کار تحقیقاتی گروه Kunin در مورد سیستم سازی شرکت داشته است، می گوید: «ویروس های جدید دائماً در طبیعت ظاهر می شوند.

ویروس شناسان چندین فرضیه در مورد علل قلمروها دارند. شاید قلمروها از عناصر ژنتیکی مستقل در سپیده دم حیات در سیاره زمین، حتی قبل از تشکیل سلول‌ها، سرچشمه گرفته باشند. یا شاید آنها سلول های کامل را ترک کردند، از آنها "فرار" کردند و بیشتر مکانیسم های سلولی را رها کردند تا موجودیت خود را در حداقل سطح حفظ کنند. کونین و کروپوویچ طرفدار فرضیه ترکیبی هستند که بر اساس آن این عناصر ژنتیکی اولیه مواد ژنتیکی را از سلول به منظور ساخت ذرات ویروسی «دزدیده اند». ینس کوهن، ویروس شناس، که در کمیته ICTV بر روی پیشنهادی برای سیستم سازی جدید ویروس ها کار می کرد، می گوید: از آنجایی که فرضیه های زیادی در مورد منشاء ویروس ها وجود دارد، کاملاً ممکن است که راه های زیادی برای ظهور آنها وجود داشته باشد.

علیرغم این واقعیت که درختان ویروسی و سلولی متفاوت هستند، شاخه های آنها نه تنها لمس می کنند، بلکه ژن ها را تبادل می کنند. بنابراین، ویروس ها را در کجا باید طبقه بندی کرد - جاندار یا بی جان؟ پاسخ بستگی به این دارد که شما «زنده» را چگونه تعریف کنید. بسیاری از دانشمندان این ویروس را یک موجود زنده نمی دانند، در حالی که برخی دیگر با آن مخالف هستند. هیرویوکی اوگاتا، دانشمند بیوانفورماتیک، که در دانشگاه کیوتو در ژاپن در حال تحقیق در مورد ویروس ها است، می گوید: «من معتقدم که آنها زنده هستند. آنها تکامل می یابند، مواد ژنتیکی از DNA و RNA دارند. و آنها عامل بسیار مهمی در تکامل همه موجودات زنده هستند."

طبقه بندی فعلی به طور گسترده پذیرفته شده است و نشان دهنده اولین تلاش برای تعمیم انواع ویروس ها است، اگرچه برخی ویروس شناسان معتقدند که تا حدودی نادقیق است. ده ها خانواده ویروس هنوز هیچ ارتباطی با هیچ حوزه ای ندارند. مانوئل مارتینز-گارسیا، میکروبیولوژیست، می‌افزاید: «خبر خوب این است که ما در تلاشیم حداقل نظمی در این آشفتگی ایجاد کنیم.

آنها دنیا را تغییر دادند

مجموع جرم ویروس هایی که روی زمین زندگی می کنند معادل 75 میلیون نهنگ آبی است. دانشمندان مطمئن هستند که ویروس ها بر شبکه های غذایی، اکوسیستم ها و حتی جو سیاره ما تأثیر می گذارند. به گفته متیو سالیوان، متخصص ویروس شناسی محیطی از دانشگاه ایالتی اوهایو در کلمبوس، دانشمندان به طور فزاینده ای انواع جدیدی از ویروس ها را کشف می کنند و محققان "روش های ناشناخته قبلی را کشف می کنند که در آن ویروس ها تأثیر مستقیم بر اکوسیستم ها دارند." دانشمندان در تلاش برای تعیین کمیت این قرار گرفتن در معرض ویروس هستند.

هیرویوکی اوگاتا می‌گوید: «در حال حاضر هیچ توضیح ساده‌ای برای پدیده‌های در حال وقوع نداریم.

در اقیانوس‌های جهان، ویروس‌ها می‌توانند میکروب‌های میزبان خود را ترک کرده و کربن آزاد کنند که توسط موجودات دیگری که درون این میکروب‌های میزبان را می‌خورند، بازیافت می‌شوند و سپس دی اکسید کربن آزاد می‌کنند. اما اخیراً، دانشمندان همچنین به این نتیجه رسیده‌اند که سلول‌های در حال انفجار اغلب به ته اقیانوس‌های جهان فرو می‌روند و کربن را از جو می‌بندند.

متیو سالیوان گفت ذوب یخ‌های دائمی در خشکی منبع اصلی تولید کربن است و به نظر می‌رسد ویروس‌ها به آزادسازی کربن از میکروارگانیسم‌ها در این محیط کمک می‌کنند. سالیوان و همکارانش در سال 2018، 1907 ژنوم ویروسی و قطعات آن‌ها را که در جریان ذوب منجمد دائمی در سوئد جمع‌آوری شده‌اند، از جمله ژن‌های پروتئین‌هایی که می‌توانند به نحوی بر روند تجزیه ترکیبات کربنی و احتمالاً فرآیند تبدیل آنها به گازهای گلخانه‌ای تأثیر بگذارند، توصیف کردند..

ویروس‌ها می‌توانند روی دیگر ارگانیسم‌ها نیز تأثیر بگذارند (مثلاً ژنوم آنها را به هم بزنند).برای مثال، ویروس‌ها ژن‌های مقاومت آنتی‌بیوتیکی را از یک باکتری به باکتری دیگر حمل می‌کنند و ممکن است در نهایت سویه‌های مقاوم به دارو غالب شوند. به گفته لوئیس کاماریلو-گوئررو، با گذشت زمان، چنین انتقال ژنی می تواند باعث تغییرات جدی تکاملی در یک جمعیت خاص - و نه تنها در باکتری ها شود. بنابراین، بر اساس برخی برآوردها، 8 درصد از DNA انسان منشا ویروسی دارد. بنابراین، برای مثال، اجداد پستانداران ما ژن لازم برای رشد جفت را از ویروس دریافت کردند.

دانشمندان برای حل بسیاری از سوالات مربوط به رفتار ویروس ها به چیزی بیش از ژنوم خود نیاز دارند. همچنین یافتن میزبان های ویروس ضروری است. در این مورد، سرنخ را می توان در خود ویروس ذخیره کرد: برای مثال، ویروس می تواند یک قطعه قابل تشخیص از ماده ژنتیکی میزبان را در ژنوم خود داشته باشد.

مانوئل مارتینز-گارسیا، میکروبیولوژیست و همکارانش از ژنومیک تک سلولی برای شناسایی میکروب های حاوی ویروس 37-F6 که اخیراً کشف شده است، استفاده کرده اند. ارگانیسم میزبان این ویروس، باکتری Pelagibacter است که یکی از گسترده ترین و متنوع ترین موجودات دریایی است. در برخی از مناطق اقیانوس‌های جهان، Pelagibacter تقریباً نیمی از سلول‌های موجود در آب‌های آن را تشکیل می‌دهد. مارتینز-گارسیا ادامه می دهد که اگر ویروس 37-F6 به طور ناگهانی ناپدید شود، زندگی موجودات آبزی به شدت مختل می شود.

الکساندرا وردن، بوم‌شناس تکاملی از مرکز علوم اقیانوس توضیح می‌دهد که دانشمندان باید بفهمند که چگونه میزبان خود را تغییر می‌دهد تا تصویری کامل از تأثیر یک ویروس خاص به دست آورند. هلمهولتز (GEOMAR) در کیل، آلمان. واردن در حال مطالعه ویروس های غول پیکری است که حامل ژن های پروتئین فلورسنت به نام رودوپسین هستند.

در اصل، این ژن ها می توانند برای ارگانیسم های میزبان نیز مفید باشند، به عنوان مثال، برای اهدافی مانند انتقال انرژی یا انتقال سیگنال ها، اما این واقعیت هنوز تایید نشده است. الکساندرا ووردن برای اینکه بفهمد چه اتفاقی برای ژن‌های رودوپسین می‌افتد، قصد دارد ارگانیسم میزبان (میزبان) را همراه با ویروس پرورش دهد تا مکانیسم عملکرد این جفت (میزبان-ویروس) را که در یک مجموعه واحد متحد شده‌اند مطالعه کند. - "ویروسل".

واردن می افزاید: «تنها از طریق زیست شناسی سلولی است که می توانید بگویید نقش واقعی این پدیده چیست و دقیقاً چگونه بر چرخه کربن تأثیر می گذارد».

مایا برایتبارت در خانه اش در فلوریدا ویروس های جدا شده از عنکبوت های Gasteracantha cancriformis را پرورش نداد، اما موفق شد یکی دو چیز در مورد آنها بیاموزد. دو ویروس ناشناخته قبلی که در این عنکبوت‌ها یافت شده بودند متعلق به گروهی هستند که برایتبارت آن‌ها را "شگفت‌انگیز" توصیف کرده است - و همه به خاطر ژنوم‌های کوچکشان هستند: اولی ژن پوشش پروتئینی را رمزگذاری می‌کند، دومی - ژن پروتئین تکثیر.

از آنجایی که یکی از این ویروس ها فقط در بدن عنکبوت وجود دارد، اما در پاهای آن وجود ندارد، برایتبارت معتقد است که در واقع عملکرد آن آلوده کردن طعمه است که متعاقباً توسط عنکبوت خورده می شود. ویروس دوم را می توان در نواحی مختلف بدن عنکبوت - در دسته تخم ها و فرزندان - یافت، بنابراین برایت بارت معتقد است که این ویروس از والدین به فرزندان منتقل می شود. به گفته برایت بارت، این ویروس برای عنکبوت بی ضرر است.

مایا برایتبارت می‌گوید بنابراین ویروس‌ها «در واقع ساده‌ترین یافتن هستند». تعیین مکانیسمی که توسط آن ویروس ها بر چرخه زندگی و اکولوژی ارگانیسم میزبان تأثیر می گذارند بسیار دشوارتر است. اما ابتدا، ویروس شناسان باید به یکی از سخت ترین سؤالات پاسخ دهند، برایتبارت به ما یادآوری می کند: "چگونه بفهمیم که کدام یک را در ابتدا بررسی کنیم؟"