Het mazelenvirus
Het mazelenvirus
Virussen behoren tot de oudste organismen op aarde, misschien zijn ze zelfs de oudste. Conservatieve schattingen plaatsen het verschijnen van virussen op minstens 550 miljoen jaar geleden,[1] hoewel sommige onderzoekers hun verschijnen toeschrijven aan een veel eerder tijdperk: tijdens[2] het Archaïsche tijdperk,[3] of zelfs nog daarvoor[4]. De bacteriofagen, een type virus dat zich voedt met bacteriën, zouden minstens 3 miljard jaar oud zijn[5].

Nog verder terug in de tijd werd de aanwezigheid van viraal materiaal aangetroffen in stromatolieten[6], een micro-organisme dat wordt beschouwd als een van de oudste levensvormen, die werden ontdekt in 3,7 miljard jaar oude[7] sedimentgesteenten in Groenland:
Deze studie levert bewijs voor de aanwezigheid van gefossiliseerde extracellulaire polymere stoffen (EPS) en cyanobacteriën en nanosferen, die mogelijk gepermineraliseerde virussen of virusachtige deeltjes vertegenwoordigen, in vroeg-Neoproterozoïsche zuilvormige stromatolieten van de Jiuliqiao Formatie aan de zuidoostelijke rand van het Noord-Chinese Platform[8].
De rol van virussen is dermate fundamenteel dat sommige onderzoekers zich nu afvragen of "virussen onze oudste voorouders zijn." Dit is de kerngedachte van de "virus-eerst"-hypothese,[9] volgens welke virussen het ontstaan van cellulair leven en vervolgens van alle eencellige of meercellige levensvormen mogelijk maken.

De idee dat virussen de voorlopers zijn van alle levensvormen werd wijdverbreid met de komst van genomica, maar is niet nieuw. Salvador Edward Luria[10] won de Nobelprijs voor geneeskunde in 1969 voor zijn ontdekking van de genetische structuur van virussen en hun replicatiemechanisme. In 1959 deed Luria de volgende uitspraak:
[...] kunnen we niet stellen dat [in] de virussen, in hun samensmelting met het cellulaire genoom en hun heropkomst daaruit, we getuige zijn van de componenten en het proces die in de loop van de evolutie de succesvolle genetische modellen hebben voortgebracht die ten grondslag liggen aan alle levende cellen?[11]
Sterk bewijs ten gunste van de virus-eerst-theorie is de aanwezigheid van sleutelgenen in virussen, die afwezig zijn in cellulaire levensvormen:
Het bestaan van verschillende genen die een centrale rol spelen bij virusreplicatie en -structuur en die gemeenschappelijk zijn voor een groot aantal virussen maar afwezig zijn in cellulaire genomen (virusspecifieke genen), suggereert een model van een oude virale wereld, een stroom van virusspecifieke genen die ononderbroken verliep vanaf het pre-cellulaire stadium van de evolutie van het leven tot op de dag van vandaag.[12]
Dat virussen specifieke genen bevatten, wordt perfect geïllustreerd door de recente ontdekking van het Yaravirus, een virus waarvan 90% van de genen in geen enkele andere levensvorm voorkomt:
Verrassend genoeg bleek uit analyses van het genoom van het Yaravirus dat geen van de genen overeenkwam met sequenties van bekende organismen bij vergelijking op nucleotidenniveau. Toen we keken naar homologie op aminozuurniveau, ontdekten we dat slechts twee voorspelde eiwitten overeenkomsten vertoonden met de Pfam-A-database en dat er in totaal zes zwakke overeenkomsten vertoonden met de nr-database. Bijgevolg, gegeven dezelfde criteria die werden gebruikt om de genomen van andere reuzenvirussen te analyseren, bestaat ongeveer 90% (n = 68) van de voorspelde yaravirusgenen uit weesgenen (ORFans). [...][13]
Elektronenmicroscopische afbeelding van het Yaravirus
Elektronenmicroscopische afbeelding van het Yaravirus
Een andere factor die de virus-eerst-theorie onderbouwt, betreft de analyse van basale genen. Hieruit blijkt dat van een bepaald gen dat in een groot aantal organismen voorkomt, waaronder virussen, de oudste versie het vaakst in virussen wordt aangetroffen:
Zelfs in de meeste gevallen waarin overeenkomsten kunnen worden waargenomen tussen gastheer- en virale genen, zal een zorgvuldig uitgevoerde fylogenetische analyse meestal aantonen dat de virale versie de basis vormt van de versie die in de gastheer wordt aangetroffen. De virale versie lijkt ouder en vaak eenvoudiger te zijn.[14]
Bovendien is er steeds meer bewijs dat aantoont dat virussen de voorouders zijn van de drie levensdomeinen[15] (Archaea, Bacteriën en Eukarya), cellen[16] en zelfs DNA[17].

Het bovenstaande suggereert sterk dat virussen inderdaad als eerste ontstaan zijn. Als dat zo is, hoe hebben ze dan de daaropvolgende levensvormen beïnvloed? De onderstaande figuur toont de structuur van de "oude wereld" (vóór de komst van cellen). De eerste fase wordt de "RNA-eiwitwereld" genoemd (onderaan de figuur) en bestaat uit RNA-virussen, waaruit de derde fase voortkomt, de "DNA-wereld," die DNA-virussen omvat:

Virussen als voorlopers van alle levensvormen
Virussen als voorlopers van alle levensvormen
Vanuit dit perspectief lijken virussen zelfs fundamenteler dan het leven zelf; ze zijn immers de dragers van informatie[18] (genetische codes) waaruit al het biologische leven voortkomt.

Virussen zijn meer dan leven: ze zijn de bron van het leven; ze zijn de informatieve voorlopers en initiatiefnemers van levensvormen. Om met Ali Saïb, hoogleraar biologie, te spreken:
Als het leven een boom is, dan is het virus zijn sap[19]
[1] Hayward, Alexander (2017) "Origin of the retroviruses: when, where, and how?"Current Opinion in Virology
Volume 25, Pages 23-27
[2] Krupovic M. et al. (2018) "Viruses of archaea: Structural, functional, environmental and evolutionary genomics" Virus Res 15;244:181-193
[3] Het Archaïsche tijdperk begon ongeveer 4 miljard jaar geleden en eindigde ongeveer 2,5 miljard jaar geleden
[4] Koonin EV, Senkevich TG, Dolja VV (2006) "The ancient Virus World and evolution of cells" Biol Direct. 1:29
[5] Hatfull GF. (2008) "Bacteriophage genomics" Curr Opin Microbiol 11:447 - 453
[6] Stromatolieten zijn gelaagde sedimentaire formaties, gecreëerd door cyanobacteriën. Zie: Winner, Cherie (2013) "What Doomed the Stromatolites?" Woods Hole Oceanographic Institution
[7] Allwood, Abigail C. (2016) "Evidence of life in Earth's oldest rocks" Nature 537 (7621): 500 - 5021
[8] Zhongwu La et al. (2020) "Evidence for microbes in early Neoproterozoic stromatolites" Sedimentary Geology, Volume 398, 105589
[9] Arshan Nasir et al. (2012) "Viral evolution" Mobile Genetic Elements, 2:5, 247-252
[10] Italiaanse microbioloog (1912 - 1991)
[11] A. Isaacs, B. W. Lacey (1959) "Virus growth and variation: Ninth Symposium of the Society for General Microbiology" Cambridge University Press
[12] Koonin EV et al. (2006) "The ancient Virus World and evolution of cells" Biol Direct. 1:29
[13] Paulo V. M. Boratto et al. (2020) "Yaravirus: A novel 80-nm virus infecting Acanthamoeba castellanii". PNAS, 117 (28) 16579-16586
[14] Villarreal, L. (2004) "Can Viruses Make Us Human?" PAPS, 148(3), 296-323
[15] Jalasvuori, M. (2008) "Structural co-evolution of viruses and cells in the primordial world". OLEB 38:165 - 81
[16] Koonin EV, Dolja VV (2013) ''A virocentric perspective on the evolution of life.'' Curr Opin Virol. 3(5):546-57
[17] Forterre P. (2002) "The origin of DNA genomes and DNA replication proteins". Curr Opin Microbiol.;5:525 - 32
[18] De officiële wetenschap heeft de neiging om genetische sequenties als een vorm van informatie te beschouwen, vandaar het gebruik van het woord "drager." Later in dit boek zullen we zien dat "zenders" misschien een betere formulering is in het licht van het vermogen van virussen om informatie te ontvangen.
Zie het hoofdstuk "DNA en eiwitten verbinden ons met het informatieveld."
[19] Ali Saïb (2010) ''Les virus, mais ou ennemis'' Conference cycle Universcience