ویروس زنده است یا غیر زنده؟

برای بسیاری از افراد یک پرسش جالب مطرح است، آنهم اینکه، آیا ویروس زنده است یا غیر زنده؟ در این مطلب، سعی داریم همین موضوع را بررسی کنیم و به سئوال یاد شده پاسخی مناسب بدهیم.

ویروس زنده است یا غیر زنده؟

این روزها همه درباره ویروس کرونا صحبت می‌کنند و ناخودآگاه این موجود مرموز و نادیدنی را طوری توصیف می‌کنند، گویی واجد شخصیت و روح است. البته اگر از هر دانشجوی ترم‌های اول زیست‌شناسی یا پزشکی بپرسید که ویروس چیست، به شما خواهد گفت که ویروس موجودی زنده نیست یا نهایتاً «مرز میان زنده و مرده است». منتها این نظر دقیقی نیست که از زیست‌شناسان متخصص در زیست‌شناسی ویروس‌ها انتظار شنیدن آن را داشته باشیم.

مرز میان زنده و مرده عبارتی کاملاً فاقد دلالت خارجی یا هرگونه مختصات عینی است و مرده بودن موجودی که تولیدمثل می‌کند، تکامل می‌یابد، خود را با شرایط جدید وفق می‌دهد و حیله‌گرانه، به بشریت آسیب می‌زند، چندان معقول به نظر نمی‌رسد. برای درک این موضوع باید برویم به سراغ یکی از بنیادی‌ترین مفاهیم زیست‌شناسی: یکی از اصلی‌ترین چالش‌هایی که نه تنها زیست‌شناسان بلکه دانشمندان دیگر علوم طبیعی را سالیان سال به خود مشغول کرده، این است که زنده بودن یعنی چی؟ برای نمونه می‌توان به آروین شرودینگر فیزیک‌دان اشاره کرد که مجموعه سخنرانی‌های خود را در سال 1944 در قالب کتابی با نام «حیات چیست» منتشر کرد.

در حقیقت، یافتن تعریف درستی از آنچه زنده است، در طول تاریخ علم چالشی بسیار سهمگین و در حقیقت مبهم بوده است. از آنجائی که دانشمندان علوم مختلف اشراف کمتری به علوم دیگر داشتند و مفهوم زنده بودن چندان برای همه معین و مشخص نبود، دانشمندان بیش از آن که بتوانند به تعریف واحدی از حیات برسند، از دید خود به توصیف آن پرداختند.

در واقع، آنچه اتفاق افتاد توصیف فیلی در تاریکی بود. به این معنی که دانشمندان علوم طبیعی سعی کردند توصیف خود را بر اساس آنچه در موجودات زنده مشاهده می‌کردند، به عنوان توصیفی از زنده بودن بیان کنند. در مقابل، آن چیزهایی که حائز توصیفات زنده بودن نمی‌شدند، به عنوان غیر زنده دسته‌بندی می‌شدند. در مطلب ویروس زنده است یا غیر زنده سعی می‌کنیم، چند مورد از توصیفات رایج زنده بودن را از دیدگاه‌های مختلف عنوان کرده و در نهایت به بررسی این موضوع بپردازیم که آیا این نوع توصیف از حیات درباره ویروس‌ها صادق است یا خیر.

به طور مشخص بر اساس آموخته‌های مدرسه در ذهن اغلب ما، کوچک‌ترین واحد زنده سلول است. پس بر اساس این اصل می‌توان سلول را به عنوان حداقل توصیف از زنده بودن یا جاندار مشخص کرد. مهم‌ترین چیزی که بر اساس آن سلول تعریف می‌شود، استقلال از دیدگاه عملکرد مولکولی است. این مسئله با اصلی به نام Cell Central Dogma یا «قانون سلول بودن» شناخته می‌شود. شکل زیر نمای ساده‌ای از این اصل است.

با این تعریف، سلول دارای ژنومی از جنس DNA است و با همانندسازی می‌تواند مشابه آن را تولید کرده و به سلول‌های نسل بعد برساند. همین‌طور به طور مستقل قادر است RNA تولید کرده یا به بیانی دیگر رونوشتی از این مولکول ایجاد نماید. در نهایت سلول می‌تواند از روی این مولکول‌های RNA با فرایندی به نام ترجمه رشته‌های پلی‌پپتیدی یا پروتئین تولید کند. پروتئین‌ها واحدهای عملکردی سلول‌ها هستند و می‌توانند در فعالیت‌های یاخته از جمله همانندسازی و رونویسی ایفای نقش کنند. هر آنچه از این قانون تبعیت می‌کند سلول است و غیر از آن سلول نیست.

آیا ویروس از این قانون تبعیت می‌کند؟ پاسخ به این سؤال، به شناخت ساختار مولکولی از ویروس‌ها برمی‌گردد. ویروس فراساختاری متشکل از DNA یا RNA به همراه پروتئین است. البته بسته با اینکه میزبان ویروس، جانور، گیاه یا حتی باکتری باشد، الحاقات دیگری نیز ممکن است داشته باشد ولی ماده وراثتی DNA یا RNA به همراه پروتئین برای ویروس بودن کافی است.

به این ترتیب، ویروس یکی از مولکول‌های DNA یا RNA را به عنوان ژنوم دارد و نمی‌تواند هر دو را در ساختار خود داشته باشد. وقتی ویروس دارای DNA وارد یک سلول (میزبان) می‌شود، از ابزارهای آنزیمی تولید شده در آن سلول استفاده کرده و برای خود پروتئین‌های مورد نیاز را می‌سازد. این در حالی است که زمانی که ویروس دارای RNA وارد سلولی می‌شود، در ابتدا DNA ساخته و به واسطه آن تکثیر می‌شود. پس برای تولید و تکثیر خود به سلول میزبان وابسته است.

به این ترتیب چون از اصل سلول تبعیت نمی‌کند، در گروه زنده‌ها قرار نمی‌گیرد. نکته‌ای که در این بحث می‌تواند حائز اهمیت باشد، اشاره به این موضوع است که در ویروس‌های دارای RNA آنزیمی اختصاصی برای برگرداندن اطلاعات RNA به DNA وجود دارد که در سلول‌ها مرسوم نیست.

از دیدگاه ژنتیک و تکامل اصولاً جاندار یا موجود زنده به ساختاری اطلاق می‌شود که بتواند ماده وراثتی یا DNA خودش را به نسل‌های بعد انتقال دهد. اگر چه شاید به دید خیلی از ما، این تعریف ناقص باشد ولی به دید ژنتیک و تکامل اگر توانایی انتقال ماده وراثتی به نسل‌های بعدی وجود نداشته باشد، پس زنده بودن مفهومی ندارد. البته که این تعریف یادآور تعریف زیست‌شناختی گونه است، یعنی همان مفهوم مشهوری که می‌گوید افراد مختلف زمانی به یک گونه تعلق دارند که بتوانند با هم طی تولیدمثل ژن رد و بدل کنند یا به عبارت دیگر، خزانه ژنی مشترک داشته باشند.

گاهی برداشت نادقیقی از این تعریف می‌شود، برای مثال از این حرف نتیجه می‌گیرند که مردی 70 ساله که بچه سالم و زایایی ندارد، زنده محسوب نمی‌شود یا جزء خزانه ژنی گونه انسان‌ها نیست؛ اشتباه این تعبیر در آنجا است که تمایزی میان توانایی بالقوه و امکان بالفعل در نظر نمی‌گیرند؛ مرد هفتاد ساله بی‌فرزند یا حتی جنین نارسی که پیش از تولد مرده است، گرچه امکان تولید مثل ندارند، اما همچنان بخشی از خزانه ژنی گونه محسوب می‌شوند، زیر از تولیدمثل افرادی در نسل پیشین به وجود آمده‌اند و برفرض، اگر امکانات زیست‌فناورانه پیشرفته را در نظر بگیریم، امکان تولید مثل (مثلاً از طریق کلون کردن) برای هر دو آن‌ها وجود دارد. حال می‌توان پرسید آیا بر این اساس ویروس زنده است؟ پاسخ به این سؤال مثبت است چون قادر است زاده‌هایی مشابه به خودش را تولید کند. در ادامه مطلب ویروس زنده است یا غیر زنده از دیدگاه متابولیسم به این موضوع خواهیم پرداخت.

اگر از دیدگاه متابولیسم یا سوخت و ساز نیز به پرسش ویروس زنده است یا غیر زنده نگاه کنیم، جالب خواهد بود. ابتدا اجازه دهید تعریفی از متابولیسم داشته باشیم. متابولیسم از دو بخش کاتابولیسم (سوختن) و آنابولیسم (ساختن) تشکیل شده است. سوختن به معنی تولید انرژی از موادی است که جاندار خودش تولید کرده یا از محیط دریافت کرده است. در مقابل، ساختن به معنی استفاده از آن انرژی برای ساخت اجزایی است که برای حیات لازم دارد.

به این ترتیب، برای انجام این واکنش‌ها دو پیش‌نیاز ضروری است. ابزاری که با آن انرژی تولید شده و ابزاری که از مصرف آن انرژی برای تولید ساختارهای لازم استفاده کند. آیا ویروس قادر به داشتن چنین ساختارهایی است. پاسخ این سؤال منفی است. پس آیا می‌توان عنوان کرد بر این اساس ویروس زنده نیست؟ لازم است اطلاعات بیشتری در این باره مورد بررسی قرار گیرد. موجود زنده‌ای مثل یک سلول جانوری را در نظر بگیرید. از محیط مواد غذایی را دریافت می‌کند تا ابزار آلات (معمولاً آنزیم‌های پروتئینی) لازم برای ساخت مواد لازم برای حیات را بسازد. اگر در نظر بگیریم مواد معادل انرژی هستند، پس عملاً سلول مورد بحث از حالت‌هایی از انرژی محیط برای ساختن استفاده می‌کند.

از طرفی لازم است به این موضوع نیز اشاره شود که یکی از حالت‌های انرژی نظم موجود یا آنتروپی است. اگر در نظر بگیریم سلول به عنوان یک موجود زنده انرژی از محیط می‌گیرد می‌تواند این انرژی نظم محیط را کاهش دهد و منجر به بی‌نظمی شود. به این معنی که سلول در جهت منظم کردن ساختارهای درون خود انرژی یا نظم از محیط دریافت می‌کند. پس منظم کردن محیط درون در مقابل بی‌نظم شدن محیط بیرون در حال اتفاق است. حال آیا می‌توان گفت ویروس نیز چنین کاری می‌کند؟ جواب مثبت است.

توجه کنید که سلول‌ها این انرژی یا نظم را از محیط دریافت می‌کنند و نظم درون خود را افزایش می‌دهند. در مقابل ویروس نیز چنین کاری انجام می‌دهد. با این تفاوت که محیط بیرونی یک ویروس، محیط درونی یک سلول یا میزبان است. پس برهم زدن نظم درونی میزبان باعث افزایش نظم ویروس یا همان ساختن اجزا می‌شود. در حقیقت تنها تفاوت در آن است که ابزار مورد استفاده در سلول از فعالیت خودش ساخته شده ولی ابزار لازم برای ویروس توسط میزبان تأمین می‌شود.

آیا این مسئله می‌تواند موجب شود ویروس را همچنان غیرزنده بدانیم؟ به نظر خیر. برای بررسی دقیق‌تر این موضوع، در ادامه مطلب ویروس زنده است یا غیر زنده، لازم است به ماده وراثتی ویروس و خاستگاه ویروس‌ها اشاره کنیم.

ماده وراثتی ویروس‌ها شامل چندین ژن و توالی‌های لازم برای رونویسی کردن یا به عبارتی روشن شدن آن‌ها است. معمولاً ژن خاصی روی ماده وراثتی ویروس قرار ندارد و بیشتر ژن‌ها به تولید پروتئین‌های اطراف ماده وراثتی مربوط هستند. خب ویروس‌ها از کجا آمده‌اند که ژن خاصی ندارند؟ اگر زنده نیستند، پس چطور مانده‌اند، چگونه تغییر می‌کنند و در طول حیات موجودات زنده حضور داشته‌اند؟

البته شاید سؤال مهم‌تری که به طور غیرمستقیم به سؤالات فوق ارتباط دارد، این موضوع است که چرا ویروس‌ها اختصاصی عمل می‌کنند؟ یعنی چرا برخی از آن‌ها جانوری، برخی گیاهی و برخی دیگر برای باکتری‌ها اختصاصی‌اند؟ اگر ژن خاصی ندارند و هدف آن‌ها صرفاً تکثیر است، چرا به سلول‌های جانداران خاص وارد شده و آن‌ها را آلوده می‌کنند؟

بر اساس پذیرفته شده‌ترین نظریه‌ها، ماده وراثتی ویروس‌ها، بخشی از ماده وراثتی جانداری قدیمی بوده است. این ماده وراثتی بر اساس تغییراتی، به صورت یک نسخه اضافه‌تر از مابقی ماده وراثتی جاندار اولیه جدا شده است. در نهایت به طور مستقل بین افراد یک گونه جابه‌جا شده و می‌شود. بر این اساس، ویروس جانداری را به عنوان میزبان انتخاب می‌کند که از نظر بخشی از ماده وراثتی شبیه به آن باشد؛ یعنی در بخش‌هایی کاملاً نسخه مشابهی از ماده وراثتی سلول میزبان را دارد. به این جهت نمی‌تواند هر میزبانی را بپذیرد.

البته لازم است اشاره شود که از این قابلیت شباهت برای انجام فعالیت‌های زیست‌فناوری و تولید جانداران تراژن نیز استفاده می‌شود. به این معنی که اگر لازم باشد ژنی از بیرون به درون یک سلول زنده وارد شود و بخشی از DNA آن شود، یکی از انتخاب‌ها برای انتقال ویروس است.

پس به این ترتیب می‌توان گفت ویروس شامل مولکولی از DNA است که در سلول‌‌هایی که بخشی از توالی ژنتیکی مشابه را دارد تکثیر می‌شود. حال به این موضوع برگردیم که عامل تکثیر چیست؟ همان پروتئین‌های لازم که محصول رونویسی از دیگر ژن‌های سلول هستند. به بیان دیگر، آنزیم‌هایی ویروس را تکثیر می‌کنند که ژن آن‌ها روی DNA میزبان است. حال به این موضوع برسیم که پروتئین‌های دیگر خود سلول میزبان نیز از طریق محصولات ژن‌های دیگر تکثیر یا رونویسی می‌شوند. به این ترتیب، نمی‌توان این عامل را معیار مناسبی برای رد کردن زنده بودن ویروس عنوان کرد.

در نهایت شاید نگاه از منظر سیستمی هم خالی از لطف نباشد. در حالت کلی می‌توان یک سلول را به عنوان ساختار Complex متشکل از ساختارهای دیگر نامید. این ساختارها با هم فعالیت کرده و سیستمی را ایجاد می‌کنند. عملکرد این سیستم بهینه‌تر از مجموع عملکرد تک‌تک اعضاست و علاوه بر اجزا به ارتباطات میان آن‌ها نیز وابسته است. ویروس نیز از این منظر چنین است. ساختارهایی کنار هم گرد آمده و عملکردی از خود نشان می‌دهند. این عملکرد فراتر از مجموع عملکرد تک‌تک آن‌هاست.

این مطلب توسط نویسنده مهمان، «حشمت اکبری برهانی»، نوشته شده است.