thanhphu
Senior Member
Thấy các bạn trên diễn đàn có câu hỏi "Virus có trước hay vi khuẩn có trước?". Mình viết bài viết này xin chia sẻ với mọi người. Vì đang thi nên sẽ chia thành nhiều bài để đăng lên. Mong nhận được góp ý của mọi người.
Nguồn gốc của virus
Từ khóa:
- Archaea: vi sinh vật cổ (cổ khuẩn, vi khuẩn cổ) là một trong hai lãnh giới của sinh vật nhân sơ. Chúng có quá trình truyền đạt thông tin di truyền (nhân đôi DNA, phiên mã, dịch mã) gần với sinh vật nhân thật.
- Homology (sự tương đồng sinh học): hai cấu trúc sinh học được cho là tương đồng khi chúng xuất phát từ cùng một cấu trúc ở tổ tiên chung. Sự tương đồng sinh học không thể định lượng được (một protein có thể tương đồng hay không tương đồng với các protein khác). Một vài nhà sinh học với kiến thức chưa chuyên sâu về tiến hóa vẫn còn chút nhầm lẫn về sự tương đồng sinh học và sự giống nhau đơn thuần.
- LUCA – Last Universal Common Ancestor: Tổ tiên chung gần đây nhất của tất cà các sinh vật có cấu tạo tế bào. Mã di truyền của loài tổ tiên này đã được khám phá nhưng một số đặc điểm khác như: chúng có cấu trúc tế bào hay không?, bộ gene là DNA hay RNA,... vẫn còn trong quá trình tranh luận.
- RNA world: là thời điểm trong quá trình tiến hóa trước khi có sự xuất hiện của DNA. Tùy thuộc vào quan điểm của từng tác giả mà RNA world có tồn tại cấu trúc tế bào hay không (thế giới của các tế bào có RNA là vật chất di truyền) hay là thế giới của các đại phân tử tự do.
- Cây phát sinh sự sống: Ở đây đề cập đến cây phát sinh được xây dựng dựa trên sự so sánh trình tự 16S/18S của rRNA. Trong đó thế giới của tất cả các sinh vật sống có cấu trúc tế bào được chia thành ba lãnh giới (domain): Lãnh giới vi sinh vật cổ (Archaea), lãnh giới vi khuẩn (bacteria) và lãnh giới sinh vật nhân thật (eukarya). Mối liên hệ về mặt tiến hóa của ba lãnh giới vẫn còn đang được tiếp tục nghiên cứu.
Cái nhìn cổ điển về nguồn gốc của virus và hệ quả của nó:
Nguồn gốc của virus và mối liên hệ về mặt tiến hóa của chúng với các sinh vật có cấu trúc tế bào vẫn còn đang là một bí ẩn, tuy nhiên những tiến bộ trong việc so sánh bộ gene và cấu trúc sinh học tạo nên một không gian mới cho việc thảo luận các vấn đề này với một nền tảng vững chắc hơn. Theo lịch sử, có ba giả thuyết được đặt ra để giải thích về nguồn gốc của virus:
1. Giả thuyết thứ nhất: virus bắt nguồn từ sinh vật có cấu trúc tiền tế bào (precellular world)
2. Giả thuyết thứ hai: chúng bắt nguồn từ sự tiến hóa tiêu giảm của các tế bào kí sinh
3. Giả thuyết thứ ba: virus bắt nguồn từ những đoạn/mảnh vụn vật chất di truyền của tế bào mà các đoạn này thoát khỏi sự điều khiển của tế bào.
Các giả thuyết này vẫn còn những điểm thiếu sót lớn. Giả thuyết thứ nhất được loại trừ đầu tiên khi tất cả các virus được biết đến hiện nay đều cần có tế bào vật chủ. Giả thuyết về sự tiêu giảm cũng khó mà liên kết khi thực tế quan sát thấy rằng các tế bào kí sinh ở cả ba lãnh giới ví dụ như: Mycoplasma ở lãnh giới vi khuẩn, Microsporidia ở lãnh giới sinh vật nhân thực hay Nanoarchaea ở vi sinh vật cố không giống như các dạng trung gian giữa virus và tế bào. Cuối cùng, giả thuyết về sự đứt đoạn vật chất di truyền cũng không thể giải thích được tại sao các cấu trúc tinh vi như phức hợp vỏ protein của virus (complex capsids) hay cơ chế xâm nhiễm của nucleic acid lại phát triển từ cấu trúc của tế bào khi chúng ta không biết bất kì sự tương đồng nào về mặt tế bào của những thành phần cốt lõi này ở virus.
Hình 1aChính vì những điều trên mà trong một thời gian dài vấn đề nguồn gốc của virus được xem là không thể khám phá và không được xem xét một cách kĩ lưỡng (cũng như những nghiên cứu về sự tiến hóa của vi khuẩn từng được xem như vô vọng, một nhiệm vụ không khả thi cho sự tiên phong trong nghiên cứu của Carl Woese). Tuy nhiên, vấn đề này sẽ không bao giờ được bỏ qua kể từ khi câu hỏi về nguồn gốc nảy sinh trong suy nghĩ của con người. Giống như khái niệm về sinh vật nhân sơ trở thành mô hình cho lối tư duy về sự tiến hóa của vi khuẩn, giả thuyết thứ ba đã trở thành mô hình rộng rãi cho các nhà virus học giải quyết các câu hỏi về nguồn gốc của virus. Quan sát thực tế cho thấy các virus hiện nay có thể mang theo gene từ tế bào chủ, chính vì vậy mà giả thuyết thứ ba được chấp nhận và ủng hộ bởi nhiều nhà khoa học. Giả thuyết thứ ba trước đây cho rằng các bacteriophage có nguồn gốc từ hệ gene của vi khuẩn và virus của sinh vật nhân thật thì cũng xuất phát từ hệ gene của sinh vật nhân thật (Hình 1a). Điều này dẫn đến một cái nhìn chưa toàn diện của cộng đồng các nhà virus học trong sự hiểu biết về bacteriophage và virus ở sinh vật nhân thật bởi vì phage và virus lại trở thành những đối tượng hoàn toàn khác biệt. Cách phân chia này còn dẫn đến sự mập mờ nhiều hơn về bản chất của các virus kí sinh trên vi sinh vật cổ. Thực sự là mặc dù các virus này hoàn toàn không liên quan đến virus lây nhiễm trên vi khuẩn, chúng vẫn thường được gọi là bacteriophage khi vi sinh vật cổ (hay còn gọi là cổ vi khuẩn) vẫn được một vài nhà sinh học xem là “vi khuẩn lạ”. Ví dụ như trong phiên bản gần đây nhất của quyến số tay phân loại virus (Virus Taxonomy Handbook) virus vi sinh vật cổ được xếp cùng nhóm với bacteriophage trong bức vẽ thể hiện sự đa dạng của virus. Hi vọng rằng những quan điểm này sẽ nhanh chóng tàn lụi trước những bằng chứng sinh học phân tử đang được góp nhặt.
Phèo, hết phần thứ nhất. Hẹn mọi người kì tới với phần Virus không bắt nguồn từ các tế bào hiện nay
Nguồn gốc của virus
Từ khóa:
- Archaea: vi sinh vật cổ (cổ khuẩn, vi khuẩn cổ) là một trong hai lãnh giới của sinh vật nhân sơ. Chúng có quá trình truyền đạt thông tin di truyền (nhân đôi DNA, phiên mã, dịch mã) gần với sinh vật nhân thật.
- Homology (sự tương đồng sinh học): hai cấu trúc sinh học được cho là tương đồng khi chúng xuất phát từ cùng một cấu trúc ở tổ tiên chung. Sự tương đồng sinh học không thể định lượng được (một protein có thể tương đồng hay không tương đồng với các protein khác). Một vài nhà sinh học với kiến thức chưa chuyên sâu về tiến hóa vẫn còn chút nhầm lẫn về sự tương đồng sinh học và sự giống nhau đơn thuần.
- LUCA – Last Universal Common Ancestor: Tổ tiên chung gần đây nhất của tất cà các sinh vật có cấu tạo tế bào. Mã di truyền của loài tổ tiên này đã được khám phá nhưng một số đặc điểm khác như: chúng có cấu trúc tế bào hay không?, bộ gene là DNA hay RNA,... vẫn còn trong quá trình tranh luận.
- RNA world: là thời điểm trong quá trình tiến hóa trước khi có sự xuất hiện của DNA. Tùy thuộc vào quan điểm của từng tác giả mà RNA world có tồn tại cấu trúc tế bào hay không (thế giới của các tế bào có RNA là vật chất di truyền) hay là thế giới của các đại phân tử tự do.
- Cây phát sinh sự sống: Ở đây đề cập đến cây phát sinh được xây dựng dựa trên sự so sánh trình tự 16S/18S của rRNA. Trong đó thế giới của tất cả các sinh vật sống có cấu trúc tế bào được chia thành ba lãnh giới (domain): Lãnh giới vi sinh vật cổ (Archaea), lãnh giới vi khuẩn (bacteria) và lãnh giới sinh vật nhân thật (eukarya). Mối liên hệ về mặt tiến hóa của ba lãnh giới vẫn còn đang được tiếp tục nghiên cứu.
Cái nhìn cổ điển về nguồn gốc của virus và hệ quả của nó:
Nguồn gốc của virus và mối liên hệ về mặt tiến hóa của chúng với các sinh vật có cấu trúc tế bào vẫn còn đang là một bí ẩn, tuy nhiên những tiến bộ trong việc so sánh bộ gene và cấu trúc sinh học tạo nên một không gian mới cho việc thảo luận các vấn đề này với một nền tảng vững chắc hơn. Theo lịch sử, có ba giả thuyết được đặt ra để giải thích về nguồn gốc của virus:
1. Giả thuyết thứ nhất: virus bắt nguồn từ sinh vật có cấu trúc tiền tế bào (precellular world)
2. Giả thuyết thứ hai: chúng bắt nguồn từ sự tiến hóa tiêu giảm của các tế bào kí sinh
3. Giả thuyết thứ ba: virus bắt nguồn từ những đoạn/mảnh vụn vật chất di truyền của tế bào mà các đoạn này thoát khỏi sự điều khiển của tế bào.
Các giả thuyết này vẫn còn những điểm thiếu sót lớn. Giả thuyết thứ nhất được loại trừ đầu tiên khi tất cả các virus được biết đến hiện nay đều cần có tế bào vật chủ. Giả thuyết về sự tiêu giảm cũng khó mà liên kết khi thực tế quan sát thấy rằng các tế bào kí sinh ở cả ba lãnh giới ví dụ như: Mycoplasma ở lãnh giới vi khuẩn, Microsporidia ở lãnh giới sinh vật nhân thực hay Nanoarchaea ở vi sinh vật cố không giống như các dạng trung gian giữa virus và tế bào. Cuối cùng, giả thuyết về sự đứt đoạn vật chất di truyền cũng không thể giải thích được tại sao các cấu trúc tinh vi như phức hợp vỏ protein của virus (complex capsids) hay cơ chế xâm nhiễm của nucleic acid lại phát triển từ cấu trúc của tế bào khi chúng ta không biết bất kì sự tương đồng nào về mặt tế bào của những thành phần cốt lõi này ở virus.
Hình 1a
Phèo, hết phần thứ nhất. Hẹn mọi người kì tới với phần Virus không bắt nguồn từ các tế bào hiện nay
Xin viết tiếp
