Onlarca yıldır virüslerin tanımı, canlı ile cansız arasında kaldı. Normalde canlılar ile cansızları ayırt etmek kolaydır. Fakat virüslerin boyutlarının küçüklüğü, genomlarının ufaklığı ve çoğalma için hücresel konaklara parazitik bağlılıkları gibi özellikleri, onları bir şekilde tüm diğer canlılardan ayırıyordu. Son yıllarda, özellikle de 2003 yılından beri ise öykü daha da kafa karıştırıcı bir hâl almaya başladı. O yıl ilk kez bir dev virüs olan Mimivirüs keşfedilmişti. Söz konusu virüs öylesine büyüktü ki, araştırmacılar ilk başta onu bakteri sanmıştı. 2009 yılında bir başka dev virüs olan Marsilyavirüs (İng. Marseillevirus) tanımlandı.

Şu anda birkaç farklı dev virüs ailesi biliniyor. Devlerden bazılarının 1.000'den fazla sayıda geni var; aralarında 2.500 genli bir tür bile mevcut. Karşılaştırma yapmak gerekirse, küçük virüslerden bazılarının sadece 4 tane geni bulunur. Dev virüslerin dev genomlarındaki gen bolluğunun içinde, protein sentezi yani çevrim (translasyon) süreci ile ilgili genlerin de olduğunun anlaşılması ise asıl şoku yaratan keşif oldu. "Görünüşe bakılırsa, dev virüsler, canlı organizmalar kadar karmaşık (kompleks) idiler," diyor Fransa'daki Aix-Marseille Üniversitesi'nden evrimsel canlıbilimci Chantal Abergel.

Bu sonuç, bir süre önce yapılan bir çalışmadan elde edilen sonuçlarla biraz daha pekişti. Brezilya, İsveç ve Fransa'dan bilimcilerin yürüttüğü ve ayrıntıları Nature Communications dergisinde yayımlanan bir makale ile paylaşılan araştırmada, Brezilya'da iki yeni dev virüs keşfedildi. Biri Soda Gölü'nde, diğeri Rio de Janeiro kıyısında bulunan ve daha önceden bulunan Mimivirüs gibi amipleri enfekte ettikleri anlaşılan bu virüslere, bulundukları bölgenin yerel halkının gökgürültüsü tanrısı olan Tupã'nın onuruna "tupanvirüs" adı verildi. Tupanvirüs, Mimivirüs'ten farklı olarak, çok sayıda farklı amipi enfekte edebiliyor.

Tupanvirüslerin genomlarının karmaşıklığı, aslında boyutlarının büyüklüğünden daha ilginç. Yaklaşık 1,5 milyon DNA baz çiftine ve 1.425 tür protein üretmeye yetecek genlere sahipler. Bu, tüm diğer virüslerden daha geniş bir çevrimsel teçhizat. RNA yönergelerini kullanarak kendi peptitlerini üretme becerileri var. Mimivirüs ve bu tür dışındaki tüm virüsler ise protein sentezi için konaklarına muhtaçtır. Dolayısıyla Mimivirüs'ün keşfinden önce canlı sınıfına sokulmayan virüsler konusunda kafalar karışmış durumda. Ama dev virüsler, yazım ve çevrime ek olarak, DNA replikasyonu ve onarımı da yapabiliyor. Bu da sadece canlıların yapabileceği bir şey; her ne kadar virüslerin metabolizması olmasa ve bir şey yiyip içmeseler de, canlılığın önemli bir özelliğine sahipler.

Protein Yapımında Kullanılan Bazı Genlere Sahipler

Tupanvirüsler çok çarpıcı varlıklar; üstelik sırf taşıdıkları uzun kuyruklar nedeniyle de değil: Şimdiye dek görülmüş en eksiksiz "çevrim genleri kümesi"ne sahipler; buna genetik kodun özgünlüğünü belirleyen 20 enzimin tümü de buna dahil. Tupanvirüslerde eksik olan tek bileşen var; o da tam uzunluklu ribozomal genler. Sahip oldukları tüm elemanların gerçekten işlevsel olup olmadığı ise hâlâ sınanmayı bekliyor.

Tupanvirüsler bu açıdan benzersiz değil: Örneğin 2017 yılında yayımlanan bir araştırmada, "klosneuvirüsler" adı verilen farklı bir dev virüs ailesinin çözümlemesi sunulmuştu. Bu ailenin de geniş bir protein-yapıcı alet kodladığı anlaşılmıştı. Almanya'daki Max Planck Enstitüsü'nden virüsbilimci Matthias Fischer, virüslerin çevrim (translasyon) konusunda da teçhizatlı olabilmelerinin çok dikkat çekici olduğunu belirtiyor.

Bu keşifler, dev virüslerin ne zaman ve nasıl ortaya çıkmış olabilecekleri konusundaki tartışmaları körüklüyor. Aslında viral evrim toptan bulanık: Farklı virüs gruplarının kökeni muhtemelen çok farklı. Bazıları hücresel genomdan çıkan bozulmuş kaçaklar olabilirken, bazıları doğrudan ilksel çorbadan çıkma olabilir. Fischer, evrim sürecinde çok kez gen değiş-tokuşu yapmalarından ötürü, bir çoğunun kökenini de asla anlayamayabileceğimizi söylüyor.

Ataları Büyük müydü, Yoksa Küçük mü?

Virüslerin engin çeşitliliğinin örnekleri olarak dev virüsler, virüslerin nasıl çalıştığına ve evrildiğine ışık tutabilir. Fakat onların kendi kökeni ve izledikleri evrimsel yol da netleşmiş değil. Bir yanda, dev virüslerin daha küçük virüslerden, 2 milyar yıl boyunca genomlarına, yatay gen aktarımı ve gen ikilenmesi yollarıyla gen ekleyerek evrildiğini düşünenler var. Diğer yanda ise virüslerin en başta çok büyük olduklarını, hatta belki de kendilerine yeten organizmalar olduklarını ve evrimsel süreçte gen kaybederek bugün gördüğümüz dallara çeşitlendiğini düşünenler var.

Düşünce ayrılığı, dev virüslerin genlerinden bazılarının, canlılık ağacındaki diğer hücresel organizmalar (arkeler, bakteriler ve ökaryotlar) ile ilişkili iken, geri kalan genlerinin şimdiye dek görülmüş hiçbir şeye benzememelerinden ileri geliyor. Tupanvirüs genomunun %30'u ikinci kategoriye giriyor; yüzdenin daha büyük olduğu başka virüsler de var. “Tupanvirüsler, dev virüslerin çoğunda olduğu gibi, yanıttan çok soru getiriyor. Keşfedilmeleri, dev virüslerin kökenine ve evrimin virüslerle konakları arasındaki ilişkileri nasıl etkilediğine ilişkin tartışmaları körüklüyor," diyor Brezilya'daki Minas Gerais Federal Üniversitesi'nden mikrobiyolog Jônatas Abrahão.

Eğer tüm dev virüslerin, kendi gruplarına özgü olan çevrimle ilgili aynı genlere sahip oldukları ortaya çıkarsa, o zaman büyük bir ortak atalarının olduğu demek olur. Antik bir virüs, zamanla çeşitlenmiş anlamına gelir. Dolayısıyla, dev virüslerin baştan beri büyük oldukları fikri desteklenmiş olur. Abergel, dev virüslerin kendilerine ait bir dalı olduğunu düşünmediğini, ama virüslerin baştan beri büyük ve karmaşık sistemler olduklarını düşündüğünü belirtiyor. Ona göre, canlılığın kökeninde, hayatta kalmak için farklı stratejiler kullanarak birlikte evrilen proto-hücreler (hücre öncüleri) bulunuyor. Nihayetinde, hücrelerin ataları, bütünüyle işlevsel olan çevrim mekanizmalarıyla baskın hâle geliyor ve "evrimin kaybedenleri"ni (yani dev virüslerin atalarını), tümüyle yok olmamak için parazitleşmek zorunda bırakıyor. Tupanvirüsler ve diğerlerinin günümüzde protein yapımıyla ilgili bu kadar çok gene sahip olmasının, birlikte evrilme süreci olduğunu söylüyor Abergel.

Ama aynı evrimsel geçmişe sahip genler ve proteinler yerine, elimizde karışık bir tablo olduğunu hatırlatıyor Fischer. Çevrim bileşenlerinin bir avuç kadarı dev virüsler arasında yaygın olarak bulunurken, büyük bölümü ise sadece birkaç tanesinde mevcut ve bunlar, ökaryotlardaki dizilimlerle yakından akraba. Bu durum, virüslerin başta küçük olabileceklerine işaret ediyor; muhtemelen hareketli genetik elemanlar (transpozonlar) olarak ortaya çıkmış olabilirler. Sonra zaman içierisinde farklı konakları enfekte ettikçe, virüsler yeni genler kaparak, kendi çevrimsel repertuvarlarına eklemiş olabilriler. Bu fikir, 2014 yılında Eugene Koonin ve Mart Krupovic yayımlanan bir makalede ileri sürülmüştü.

2017 yılında yayımlanan bir başka makale de bu görüşü destekler nitelikte. Söz konusu makalenin başyazarı olan lisansüstü öğrencisi Christoph Deeg, farklı bir dev virüs üzerinde çalıştıklarını ve virüsün çevrimsel mekanizmasının eksilme durumunda gibi göründüğünü açığa çıkardıklarını belirtiyor. Virüs, genlerinden bazılarını kaybediyor gibi görünüyor ve farklı bir çevrim aleti kullanan konağına uyumlanıyor. Dahası, genomu bir bütün olarak, geniş çapta gen ikilenmesine ve genişlemeye işaret ediyor. Deeg, bunun, çevrim mekanizmasının dışarıdan alındığı fikrini desteklediğini vurguluyor.

Tupanvirüslerin şu an için bulmacaya ekledikleri tek bir parça var; o da dev virüsler arasındaki akrabalıkların netleştirilmesine yaptığı katkı. Evrimleri hakkında daha fazla şey anlayabilmek için bilimcilerin bu varlıkları üzerinde incelemelerini sürdürmesi gerekiyor. Çevrimle ilgili genlerin hangilerinin etkin olduğunun belirlenmesi de çok önemli. Öte yandan sınıflandırma konusunda hâlâ bir belirsizlik var. Görünen o ki, tupanvirüsler konaklarına çok az bağımlı. Hatta 2017 yılında tamamlanan bir çalışmada belirtildiği üzere, ribozomal protein kodlayan virüsler bile var. Tüm bu bulgular, yaşam ağacına dahil edilmeyen virüsler hakkında bizi yeniden düşünmeye itiyor.