COVID-19 salgınından beri basında, alkol içeren el dezenfektanlarının virüsleri nasıl öldürdüğünü veya dışarıda ne süreyle yaşadıklarını duyuyoruz. Halbuki farklı alanlardan bilimciler, “Virüsler canlı mı, cansız mı?” diye 100 yıldır tartışıyor. Gelişmeleri yakından izleyenler doğal olarak soruyor: “Yahu virüsler canlı değilse, canlı olmayan bir şeyi bu dezenfektanlar nasıl öldürüyor?”. Yok eğer canlıysa, bu bilimcilerin tartıştığı ne?
“Virüsler yaşamın sırrının anahtarını elinde tutuyor: Biyolojik evrimden kanserin çözümüne, kalıtımın anlaşılmasından kontrolüne her şey virüslere bağlı, belki de, dünyanın geleceğindeki tüm yaşamı onlar belirleyecek.” - Wendell Stanley / Nobel Ödüllü ilk virolog, 1946
Doğayı sınıflandırmak?
Dünyamız çeşit çeşit milyonlarca nesneyle dolu. Doğa felsefecileri 2500 yıl önce bunları ayırıp, canlı ve cansız diye iki “soyut” kavramla tanımlamış.ve bu yapay ayrım çağdaş bilime de yansımıştır. Fizik ve kimya cansızları araştırırken, daha karmaşık olan canlılar dünyasında bu işi biyoloji yapıyor.
Gerçek doğada ise böyle bir ayrım yoktur; orada her şey bir aradadır ve sürekli birbirine dönüşmektedir. Söz gelimi, ilk hücrenin evrimi, fizik ve kimyanın biyoloji olmaya başladığı bir süreçti. “Cansız” biyomoleküllerin oluşturduğu kümelenmeler, bir aşamadan sonra “canlı” denebilecek bir yapı kazanmıştı.
Doğa, kavramlarımızı zorlayan, sıra dışı örneklerle dolu. Özellikle mikroskopik boyuttaki biyolojik yapılar, daha yaşam olgusunu tanımlamaya çalışan bilimler için birçok belirsizliğin kaynağı oldu. Mesela biyoloji dünyasında virüsleri koyacak uygun bir yer hâlâ bulunamadı. Virologların çoğunluğu virüsleri cansız kabul ederler ama nedense onları “canlı bilimi” olan biyoloji inceler. Biyologlar virüslerin bir organizma olmadığını anlatırlar derslerinde ama onları mikroorganizmaların bilimi olan mikrobiyoloji araştırır.
Biyolojinin yetim çocukları!
Virüslerin kendilerini çevreleyen bir hücre zarı ve metabolizmaları yoktur. Yani tek hücreli bakterilerden oldukça farklılar. Çoğalmak için, biyokimyasal sistemlerini, hammaddelerini ve enerji kaynaklarını kullanabileceği “konak” bir hücreye gereksinim duyarlar. Yani zorunlu hücre içi asalaktırlar (parazit). Bu amaçla, bakteri, mantar, bitki, hayvan akla gelebilecek her türlü canlının hücresine girip, orada çoğalabilirler. Hatta büyük virüslerin üzerinden geçinen yani asalağın asalağı olan minik “uydu” virüsler dahi vardır.
Kendi başlarına var olamamaları onların birçok yaşam bilimci tarafından canlılar dünyasının dışında tutulmasına yol açmıştır (Moreira ve López-García, 2009; Van Regenmortel, 2016). Bu bilimcilere göre, yaşamak için bir hücrenin virüse ihtiyacı yoktur ama hücre olmadan virüs sadece cansız ve kompleks organik bir maddedir.
Bu tartışmadaki en önemli gerekçelerden bir başkası, bakteriden insana hücre yapısına sahip bütün canlıların yer aldığı büyük yaşam (soy) ağacına virüslerin dahil edilemeyeceğidir. Soy ağacındaki organizmalar ortak bir atadan türediği için hepsi yakın ya da uzak birbiriyle akrabadır. Bu atadan miras aldıkları ve soy ağacının yapımında kullanılan bazı antik genler taşırlar.
Buna karşılık bilindik canlılardan hiç biri virüslerin atası değildir. Bırakın başkalarına benzemeyi, birbirleriyle olan genetik yakınlıkları dahi azdır. Başka hiçbir canlıda benzerleri bulunmadığı için, virüs genlerinin en az %75’inin ne işe yaradığı bilinmemektedir. Bu nedenle virüsler, dünyamızdaki “yaşam ağının” önemli bir parçası olmalarına karşın canlılarla, onların soy ağacına katılabilecek ortak genetik özelliklere sahip değildir.
İki arada bir derede…
Bir hücreye oranla oldukça kısıtlı biyolojik yetilere sahiptir virüsler. Bu nedenle yaşam denilen olguyu onlara indirgemek çok doğru bir yaklaşım değil. Fakat virüsler canlı değil diyen bilimciler dahi onları sahildeki çakıl taşıyla özdeşleştirmenin uygun olmadığının farkında.
Söz gelimi tütün bitkisinde hastalık yapan mozaik virüsü suyu uçurularak saf şekilde kristalize edilebilir (Şekil 1). Yıllarca mutfaktaki şeker kristalleri gibi kalabilen bu yapıya sıvı katılıp tütün yaprağı üzerine konduğunda hücre içene girip, tekrar hastalık yapabilir. Başka bir ifadeyle, virüs canlılık ve cansızlık sınırının iki yanına geçebilmektedir.
Halbuki organizmalar için ölümden geri dönüş mümkün değildir. Ama yaşam gibi ölümün sınırı da canlıdan canlıya farklılık göstermektedir. Mesela birçok bitki tohumu, bakteriler ve sporları yıllar boyu bir taş parçası gibi cansız halde bekleyebilir ve uygun koşullar oluştuğunda bazıları tekrar işlev kazanabilir.
Hatta en az 34 bin yıllık olduğu saptanan kehribar (fosilleşmiş reçine) içinden canlı bakteriler izole edilmiştir. Mikroskopik hayvancıklardan tardigradlar (Şekil 2), günler boyu çok sert dış uzay koşullarına maruz bırakıldığında bir buz parçası gibi donmuş halde kalırlar. Fakat uydu Dünya’ya geri döndüğünde, birçok dirençli mikrobun dahi dayanamayıp öldüğü koşullarında, bazı tardigardların hayatta kalıp, yavru verebildiği görülmüştür (Jönsson ve ark., 2008).
Virüslerin doğadaki yeri
Virüsler dünyamızdaki en eski biyolojik yapılardan biridir çünkü milyarlarca yıl önce evrimleşen ilk hücrelerle birlikte canlılar dünyasına katıldıkları sanılıyor.
Dünya yüzeyinin %70’den fazlası denizlerle kaplıdır. Bu ortamda en yaygın olan ve genetik çeşitliliğin çoğunu barındıran “biyolojik form” virüslerdir; sayıları bakterilerden dahi 10 kat fazladır. Kıyıdan alınan bir litre deniz suyundaki virüs miktarı dünyadaki insan sayısından çoktur. Okyanuslardaki besin çevriminin ve yaşamın efendisi onlardır (Suttle 2013).
Virüsleri biyolojiye taşıyan özellikleri
Virüslerin öbür canlılardan temel farkı daha düşük organizasyonlu yani çok basit yapılı olmalarıdır. Yoksa içerdikleri protein, nükleik asit (DNA ya da RNA), karbonhidrat ve lipid moleküllerinin kimyasal yapısı öteki canlılarda bulunanlarla tamamen aynıdır. Benzer genetik ve biyokimyasal kurallara göre sentezlenip, aktivite gösterirler.
Virüslerin en önemli özelliği, hem birbirleriyle hem de bütün canlılarla yoğun şekilde genetik madde alış verişi yapabilmeleridir. Onlara doğanın usta gen tacirleri denilebilir. Bu özellikleriyle canlılar dünyasında biyolojik evrimin ham maddesi olan genetik çeşitlilik yaratılmasına önemli katkı sağlarlar.
Metabolik genlere sahip virüsler
İnfekte ettikleri organizma ve hücre tipine göre devasa bir çeşitlilik gösterdikleri için, bilinenlerden çok farklı virüsler vardır (Forterre 2016).
Söz gelimi, dev virüslerden Pandoravirüsler bakteri büyüklüğündedir. Konak hücre olarak mikroskopik canlılardan Amip’leri kullanırlar. Kalıtsal maddeleri, 16 gen taşıyan SARS-CoV-2 virüsünün genetik maddesinden 80 kat daha uzundur ve ortalama 2500 adet protein kodlayan gen taşır. Yani Pandoravirüslerde insan genomundakinin 8’de biri kadar gen vardır. Dev virüslerin gelecekte biyolojik bakış açısında ciddi bir değişime yol açacağı öngörülmektedir (Rolland ve ark., 2019).
Fotosentez yapan bakterileri infekte eden virüslerde, ışık enerjisini kimyasal enerjiye dönüştüren fotosentez düzeneğine ait birçok gen bulunmuştur. Söz konusu genleri evrimleri sırasında bakteri genomundan alan bu virüsler zamanla, konak hücresindeki fotosenteze yardım eder hale gelmişlerdir.
Farklı doğal ortamlardan derlenen milyonlarca viral genom dizisinde, bütün metabolik işlevleri yerine getirebilecek çeşitlilikte gen saptanmıştır (Dinsdale ve ark., 2008). Bu şaşırtıcı bulgu, virüslerin biyolojideki gerçek yerini anlamanın daha eşiğinde olduğumuzu göstermektedir.
Çok değil 15 yıl öncesine kadar, yukarıda sözü edilen bilgilerin hiçbiri bilinmiyordu.
... şimdi yeni şeyler söylemek lazım! - Mevlana
Yaygınlıkla kabul görmüş bilgilere sıkı sıkıya sarılmak bilimcilerde sık görülen bir durumdur. Bilimsel tutuculuk yeni ve değişik olanın kabul edilmesini çok güçleştirir.
Söz gelimi, virüslerin 1890’larda keşfini sağlayan şey, bakterileri tutup virüsleri geçiren özel porselen filtrelerin bulunmasıydı. Virüsler bakterilerden “en az” 100 kez daha küçüktür. O zamandan günümüze, bu filtrelerden geçemeyip, ışık mikroskobuyla görülebilen objeler bakteri, tersi durumda yani filtrenin tutamayıp alta geçirdiği ve mikroskopta görülemeyenler ise virüs olarak kabul edilmektedir. 1990’lı yılların başında bazı araştırmacılar bakteri büyüklüğünde dev virüsleri fark ederler ama kimse onların virüs olduğunu düşünmez. Amip’te yaşayan “Hücre içi asalak bakteriler” derler ve hatta onlara bakteri ismi verirler. Çünkü dev virüsler, -aynı bakteriler gibi-, filtreden geçemeyip, mikroskopla görülebiliyorlardı. Mikrobiyologların “böyle virüs olmaz” şeklindeki önyargıları nedeniyle, çok önemli olan dev virüslerin keşfi 10 yıldan uzun bir süre gecikecektir.
Bir böceğin hücrelerinde endosimbiyotik olarak varlığını sürdüren Tremblaya princeps bakterisinin genomunda sadece 121 gen bulunur. Bu bakteri ortalama bir bakterinin yaptığı metabolik işlevlerin çoğunu yapamaz; örneğin kendine ait enerji üretim sistemi yoktur, kendi başına yaşayamaz. Ama virüslerden farklı olarak, onun canlı olup olmadığı mikrobiyolojide tartışılmamaktadır.
Virüs bakteri ilişkisi birçok durumda asalaklığın ötesine geçip “ortak yaşama” dönüşmüştür. Asalaklık artık virüslerin temel bir özelliği değildir.
Artık doğaya ve canlılığa, özellikle de mikropların ve biyomoleküllerin dünyasına yeni bir anlayışla bakılması gerek. Modern biyoloji için virüslerin durumu bir ilkti, o çözüldükten sonra sırada; viroid, plazmid, prion, ribozim, transpozon, intein gibi sıra dışı özellikleri olan makromoleküller beklemektedir.
Büyük evrim biyoloğu Theodosius Dobzhansky’nin (1900-1975) uzun yıllar önce öngördüğü noktaya geldik belki de: “Bilim dünyası yaşam diye neyi kabul ederse, yaşam o olacaktır!”
Haluk Ertan / [email protected]
Kaynaklar:
Dinsdale, E. ve ark., (2008). Nature, 452, 629-632.
Forterre, P., (2016). Studies in History and Philosophy of Biological and Biomedical Sciences. 59, 125-134.
Jönsson, K.I. ve ark., (2008). Current Biology. 18(17), R729-R731.
Moreira, D. ve López-García, P., (2009). Nature Reviews Microbiology, 7, 306-311.
Rolland, C. ve ark., (2019). Viruses, 11, 312.
Suttle, C.A., (2013). Genome, 56, 542-544.
Van Regenmortel, M.H.V., (2016). Studies in History and Philosophy of Biological and Biomedical Sciences. 59, 117-124.
