Elämän edellytyksiä maailmankaikkeudessa tutkivan astrobiologian näkökulmasta viruksilla on ollut ratkaiseva rooli eläin- ja ihmiskunnan syntymiseen, sanoo Suomen johtaviin astrobiologeihin kuuluva dosentti Kirsi Lehto.
1) Millainen on astrobiologian näköala
koronapandemiaan?
Virukset ovat olleet elämän seuralaisia aivan ensi hetkistä alkaen. Nykyisin oletetaan, että elottomien lähtöaineiden ja ensimmäisten elämänmuotojen välille sijoittuu RNA-maailma. Oletettavasti se toimi jokseenkin samoilla mekanismeilla millä nykyiset virukset toimivat. Katalyyttisistä ja lisääntyvistä RNA-molekyyleistä kehittyi niin monipuolinen ja tehokas, että se pystyi tuottamaan proteiinisynteesikoneiston.
Ensin proteiinisynteesikoneisto tuotti vain satunnaisia pieniä aminohappoketjuja, mutta näistä kehittyi pian RNA:ta auttavia rakenneproteiineja, ja sitten proteiinientsyymejä, jotka vähitellen korvasivat alkuperäiset RNA-katalyytit. Proteiinikatalyytit tuottivat myös sellaisia entsyymejä, joiden avulla varhaiset RNA-sekvenssit kääntyivät DNA-muotoon. Elävä maailma muuttui nykyisenlaiseksi DNA-RNA proteiinimaailmaksi.
2) Miten virukset ovat vaikuttaneet elämän
alkuhetkiin?
RNA-maailma on oletettavasti toiminut jossain laajemmassa systeemissä kuin erillisissä soluissa – esimerkiksi konsentroiduissa liuoksissa jossain suljetussa tilassa. Kalvojen rajaamien solurakenteiden synty on kuitenkin ollut välttämätöntä jossakin vaiheessa: vasta erilliset solut olivat sellaisia toiminnallisia yksiköitä, joissa genotyyppi ja fenotyyppi oli sidottu toisiinsa, ja jotka saattoivat kehittyä luonnonvalinnan ohjaamina solulinjoina.
Miksi solurakenteet alkoivat muodostua?
Mahdollisesti varhaiset replikoituvat genomit alkoivat vetäytyä kalvopussien sisälle välttääkseen kilpailun niitä uhkaavien parasiittisten RNA-juosteiden kanssa. Näitä syntyi runsaasti epätarkan kopioitumisen tuotteena. Ne kopioituvat tehokkaammin kuin pitkät genomiset juosteet, ja olisivat voineet tukahduttaa koko varhaisen lisääntymiskoneiston.
3) Eli virukset ovat vanhempia kuin elämä
maapallolla?
Ainakin tässä ajatusmallissa varhaisimmat virukset olisivat vanhempia kuin solulliset elämänmuodot, vaikka nykyisin ne ovatkin täysin riippuvaisia isäntäsoluistaan.
Nykyiset virukset ovat myös hyvin isäntäspesifisiä, mutta varhaisimmat virukset olivat yhteisiä varhaisille isäntäsoluille. Tämä tiedetään siitä, että eliökunnan kaikissa päähaaroissa esiintyy viruksia, jotka käyttävät proteiineissaan yhteisiä proteiinirakenteita (kuoriproteiinin ja replikaasiproteiinien
tietyt laskostumisrakenteet). Tämä osoittaa, että nämä eliökunnan eri päähaaroissa esiintyvien virusten geenit periytyvät samasta alkuperästä. Virukset ovat elämän kaikista vanhimpia seuralaisia.
4) Virukset voivat tappaa, mutta myös
edistävät elämää?
Kyllä – solut ovat jatkuvasti joutuneet kehittämään uusia puolustusmekanismeja alati muuntuvia viruksia vastaan. Ainakin yksisoluisilla lajeilla kuten meren yksisoluisella planktonilla virukset ovat tärkein solujen uusiutumissykliä ajava tekijä. Isommat lajit ovat kehittyneet niin vastustuskykyisiksi, että infektiopaineet pysyvät paremmin hallinnassa. Tuhoisia epidemioita tapahtuu harvoin.
5) Mitä tämä tarkoittaa ihmisten ja virusten
rinnakkaiselolle?
Lajien välillä siirtyviä patogeeneja on voinut menneinä aikoina olla paljon, kun ihmiset ovat syöneet kaikkia kiinni saatavia eläimiä. Infektioilla on ollut suuri merkitys ihmisten
evoluutiossa. Ne ovat ajoittain hävittäneet pois ihmisyksilöitä ja tapahtumat ovat boostannneet ihmisten vastustuskykyä. Vastustuskykyiset yksilöt ovat lisääntyneet populaatiossa.
Covid-19 on ollut ihmiskunnalle muistutus siitä, että käymme koko ajan kilpajuoksua ja suojautumiskamppailua uusia taudinaiheuttajia vastaan. Tämä on myös muistutus siitä, että nämä tautiepidemiat liittyvät elämätapoihimme:
ahtaaseen asumiseen, globaaliin matkustamisen sekä villieläinten tai kotieläinten liian ahtaaseen käsittelyyn.