اگر تخمدان زنبور را سوراخ کنید، به اصطلاح تخریب کننده میکروپلیتویروس ها در مقادیر زیاد فوران می کنند و مانند خمیر دندان آبی رنگین کمانی می درخشند. Gaelen Burke، حشره شناس از دانشگاه جورجیا می گوید: «خیلی زیبا و شگفت انگیز است که ویروس های زیادی در آنجا ساخته شده اند.
ام.ناوشکن انگلی است که تخم‌های خود را در کاترپیلارها می‌گذارد و ذرات موجود در تخمدان‌های آن ویروس‌های “اهلی‌شده” هستند که به گونه‌ای تنظیم شده‌اند که به طور بی‌ضرر در زنبورها باقی بمانند و اهداف خود را برآورده کنند. ذرات ویروس از طریق نیش زنبور به همراه تخم‌های خود زنبور به کاترپیلار تزریق می‌شوند. سپس ویروس ها محتویات خود را به داخل سلول های کاترپیلار می ریزند و تحویل می دهند ژن ها که شبیه ویروس های معمولی نیستند. این ژن ها سیستم ایمنی کاترپیلار را سرکوب می کنند و رشد آن را کنترل می کنند و آن را به مهد کودکی بی ضرر برای بچه زنبور تبدیل می کنند.
دنیای حشرات پر از گونه های زنبور انگلی است که دوران کودکی خود را با خوردن حشرات دیگر سپری می کنند. و به دلایلی که دانشمندان به طور کامل درک نمی کنند، آنها بارها ویروس های وحشی بیماری زا را گرفته و اهلی کرده اند و آنها را به سلاح های بیولوژیکی تبدیل کرده اند. نیم دوجین نمونه قبلاً شرح داده شده است و تحقیقات جدید به بسیاری موارد دیگر اشاره می کند.
امروزه محققان با مطالعه ویروس‌ها در مراحل مختلف اهلی‌سازی، چگونگی گسترش این فرآیند را کشف می‌کنند.
شرکا در تنوع سازی
نمونه معمولی از یک ویروس اهلی شده با زنبور شامل گروهی به نام براکوویروس ها است که تصور می شود این ویروس ها هستند از یک ویروس سرچشمه می گیرد که زنبور یا میزبان آن را آلوده کرده اند، حدود 100 میلیون سال پیش. این ویروس باستانی DNA خود را در ژنوم زنبور قرار داده است. از آن به بعد، بخشی از زنبور است که به هر نسل جدید منتقل می شود.
با گذشت زمان، زنبورها به گونه‌های جدید و ویروس‌های آنها با آنها متنوع شدند. براکوویروس ها در حال حاضر در حدود 50000 گونه زنبور از جمله وجود دارد ام.ناوشکن. سایر ویروس های اهلی شده از ویروس های مختلف وحشی که در زمان های مختلف وارد ژنوم زنبورها شده اند، مشتق شده اند.
محققان بحث می کنند که آیا ویروس های اهلی اصلاً باید ویروس نامیده شوند یا خیر. «بعضی از مردم می گویند که قطعا هنوز یک ویروس است. مارسل دیکه، بوم شناس در دانشگاه واگنینگن هلند، می گوید: دیگران می گویند که یکپارچه است و بنابراین بخشی از زنبور است. توضیح می دهد که چگونه ویروس های خانگی به طور غیرمستقیم روی گیاهان و سایر موجودات تاثیر می گذارند در یک سند 2020 ج بررسی سالانه حشره شناسی.
با تکامل ویروس زنبور مرکب، ژنوم ویروس در سرتاسر پراکنده می شود DNA. برخی از ژن ها شکسته می شوند، اما مجموعه هسته ای باقی می ماند – ژن هایی که برای ایجاد ذرات عفونی ویروس اصلی ضروری هستند. «همه قطعات در این مکان‌های مختلف در ژنوم زنبور قرار دارند. اما آنها هنوز هم می توانند با یکدیگر صحبت کنند. مایکل استرند، حشره شناس در دانشگاه جورجیا می گوید و آنها هنوز هم محصولاتی تولید می کنند که برای تولید ذرات ویروس همکاری می کنند. اما به جای اینکه مانند یک ویروس وحشی حاوی یک ژنوم ویروسی کامل باشد، ذرات ویروس اهلی شده به عنوان وسیله نقلیه تحویل سلاح‌های زنبورها عمل می‌کنند.
این سلاح ها بسیار متفاوت هستند. برخی از آنها پروتئین هستند، در حالی که برخی دیگر ژن های روی بخش های کوتاه DNA هستند. اکثر آنها شباهت کمی به هر چیزی که در زنبورها یا ویروس ها یافت می شود، دارند، بنابراین مشخص نیست که آنها از کجا آمده اند. و آنها دائماً در حال تغییر هستند و در یک مسابقه تسلیحاتی تکاملی با دفاع کاترپیلارها یا میزبان های دیگر قفل شده اند.
در بسیاری از موارد، محققان هنوز حتی نتوانسته‌اند کشف کنند که ژن‌ها و پروتئین‌ها در میزبان زنبورها چه می‌کنند یا ثابت کنند که به عنوان سلاح عمل می‌کنند. اما آنها برخی از جزئیات را کشف کرده اند.
مثلا، ام.ناوشکن زنبورها از براکوویروس ها برای انتقال ژنی به نام استفاده می کنند glc1.8 در سلول های ایمنی کرم شب پره. این glc1.8 باعث می شود سلول های ایمنی آلوده مخاط تولید کنند که از چسبیدن آنها به تخم زنبور جلوگیری می کند. ژن های دیگر در ام.ناوشکنبراکوویروس‌ها سلول‌های ایمنی را وادار می‌کنند تا خود را بکشند، در حالی که دیگران از خفه کردن انگل‌های کاترپیلار در غلاف ملانین جلوگیری می‌کنند.
زنبورها در کنترل هستند
رام کردن ویروس ها احتمالاً یک تلاش خطرناک است. از این گذشته، خویشاوندان وحشی ویروس‌های اهلی می‌توانند با وادار کردن سلول‌ها به تولید ذرات ویروس و سپس ترکیدن و آزاد کردن محتویات آنها، کشنده باشند. برخی از آنها باعث حل شدن درون حشرات می شوند. در واقع، حتی در یک موقعیت اهلی شده، گاهی اوقات سلول های تخصصی در تخمدان زنبور باید ترکیده شود تا ذرات ویروسی آزاد شود.
کلسی کافمن، حشره‌شناس دانشگاه تنسی می‌گوید: «زنبور باید راهی برای کنترل این ویروس پیدا کند تا خود زنبور را آلوده و از بین نبرد.
https://www.youtube.com/watch?v=LgLB3aopnwM
کوتزیا گلومراتا زنبورها تخم های خود را در کرم های پروانه سفید همراه با ذرات براکوویروس می گذارند. براکوویروس‌ها سلول‌های کاترپیلار را آلوده می‌کنند و اطمینان می‌دهند که بدن کاترپیلار به زنبورهای در حال رشد آسیب نمی‌زند. هنگامی که لارو زنبور آماده است، از کاترپیلار خارج شده و شفیره می شود. کاترپیلار یک شبکه محافظ را روی شفیره زنبور می چرخاند و تا زمانی که بالغ شوند از آنها محافظت می کند. ویروس ها پس از بیرون آمدن لارو زنبور در سلول های کاترپیلار باقی می مانند، بنابراین برخی از محققان پیشنهاد کرده اند که ممکن است آنها مسئول رفتار دفاعی کاترپیلار باشند.
اعتبار: هانس اسمید
زنبورها چگونه برای کنترل ویروس های حیوان خانگی خود تکامل یافتند؟ مهمترین چیز این است که آنها عقیم شده اند. ذرات ویروس نمی توانند تکثیر شوند زیرا حاوی ژن هایی نیستند که برای ساختن ذرات ویروس جدید حیاتی هستند. آنها در ژنوم زنبور باقی می مانند.
زنبورها همچنین مکان و زمان تولید ذرات ویروس اهلی شده را کنترل می کنند، احتمالاً برای کاهش خطر سرکشی ویروس. ذرات براکوویروس تنها در یک جیب از دستگاه تناسلی زنان و فقط برای مدت زمان محدودی تولید می شود.
و ژن های کلیدی ویروسی کاملاً از بین رفته اند، بنابراین ویروس های اهلی نمی توانند DNA خود را تکثیر کنند. این از دست دادن حتی در ویروس‌هایی که اخیراً اهلی شده‌اند نیز مشاهده می‌شود، که نشان می‌دهد این اولین قدم مهم است.
در واقع، هر ژن ویروسی که به زنبورها کمک نکند، به تدریج جهش ها را جمع می کند. در براکوویروس ها زمان زیادی سپری شده است که ژن های استفاده نشده قابل تشخیص نیستند. در ویروس هایی که اخیراً اهلی شده اند، باقی مانده ها هنوز قابل شناسایی هستند.
یک “حلقه گمشده” شناسایی شده است.
هیچ چیز خاصی در مورد داشتن ژنوم پر از ویروس های مرده وجود ندارد. ویروس ها همیشه به ژنوم حیوانات می پرند. حتی DNA خودمان نیز با بقایای آنها پر شده است. اما تنها زنبورهای انگلی شناخته شده‌اند که مجموعه‌ای از ژن‌ها را حفظ می‌کنند که هنوز برای ساختن ذرات ویروس با هم کار می‌کنند.
محققان مشتاقند تا بفهمند این روابط چگونه آغاز می شود. برای سرنخ، برخی به یک زنبور نارنجی کوچک به نام Diachasmimorpha longicaudata، که ممکن است در مراحل اولیه اهلی شدن ویروس آبله باشد. ویروس پوکس یک ویروس اهلی واقعی نیست زیرا DNA آن وارد ژنوم زنبور نشده است. در عوض، خود را در غدد سمی زنبورها تکرار می کند.
مانند سایر زنبورهای رام کننده ویروس، D. longicaudata ذرات ویروس را به میزبان خود تزریق می کند که در این مورد یک لارو مگس میوه است. و کافمن و برک به همراه تیلور هارل، محقق، نشان دادند که بدون ویروس آبله، بیشتر لاروهای زنبور می میرند. اما برخلاف ویروس‌های کاملا اهلی شده، ویروس آبله در خارج از زنبور نیز تکثیر می‌شود و ذرات ویروس جدیدی را در سلول‌های کرم تولید می‌کند. زنبور از ویروس آبله استفاده می کند، اما آن را به طور کامل کنترل نمی کند.
کافمن می گوید: این کنترل ضعیف ممکن است منعکس کننده نوع ویروسی باشد که زنبورها با آن شروع کردند. بیشتر ویروس‌های اهلی از انواع ویروس‌هایی به نام نودی ویروس‌ها مشتق می‌شوند که می‌توانند راحت‌تر از ویروس‌های آبله در ژنوم زنبور ادغام شوند.
اما این امکان نیز وجود دارد که زنبورها هنوز زمان کافی نداشته باشند. در واقع، همکاری بین زنبورها و ویروس های آبله آنقدر جدید است که به نظر می رسد تنها در یک گونه زنبور وجود دارد. حتی در گونه دیگری که به قدری شبیه است گم شده است که کافمن در ابتدا متوجه نشد که هر دو زنبور را در آزمایشگاه خود دارد.
با این حال، ویروس در بافت‌های خاصی جدا می‌شود و تنها زمانی تکثیر می‌شود که تخم‌ها در حال رشد هستند، که می‌تواند به این معنی باشد که D. longicaudata قبلاً برخی از حفاظت ها را ایجاد کرده است. به نظر می رسد ویروس ها نیز توانایی خود را برای انتقال بدون کمک زنبورها از دست می دهند. کافمن می‌گوید: «من سعی کرده‌ام به مگس‌ها با ویروس‌های زیادی غذا بدهم، و به نظر نمی‌رسد آنها از این طریق آلوده شوند.
کافمن اضافه می کند که سیستم ویروس آبله هیجان انگیز است، زیرا اطلاعات کمی در مورد چگونگی شروع اهلی کردن ویروس وجود دارد. ما نمی توانیم به گذشته برگردیم و بدانیم چگونه شروع شد. اما با این سیستم – جدید است. ما این عکس فوری از، به اصطلاح، حلقه مفقوده را داریم.»
اگرچه هیچ کس به طور قطع نمی داند که چرا اهلی شدن ویروس همچنان در زنبورهای انگلی رخ می دهد، محققان گمان می کنند که این امر با سبک زندگی آنها ارتباط دارد. انگل های داخلی در داخل میزبان خود زندگی می کنند، محیط های خطرناکی که فعالانه سعی در کشتن آنها دارند. از دیدگاه زنبورها، ویروس ها مانند بسته هایی هستند که با ابزارهایی برای حل این ترسناک ترین مشکل بارگذاری شده اند.
حمایت از این ایده از یک مطالعه در سال 2023 به دست آمده است که به بررسی ژنوم بیش از 120 گونه زنبور، مورچه و زنبور عسل پرداخته است. محققان این ژنوم ها را برای یافتن نشانه هایی از انواع ویروس هایی که تمایل به اهلی شدن دارند، جستجو کردند. آنها حضور ویروس‌های اهلی‌شده را با یافتن ژن‌های ویروسی استنباط کردند که در طول زمان تکامل در حالت عملکردی حفظ شده بودند. چنین حفاظتی انتظار نمی رود مگر اینکه ژن ها به زنبورها کمک کنند تا زنده بمانند یا تولید مثل کنند.
همانطور که انتظار می رفت، حشرات غیر انگلی شواهد کمی از حضور این ویروس های اهلی نشان دادند. همین امر در مورد انگل هایی که در خارج از بدن میزبان خود رشد می کنند، جایی که سیستم ایمنی میزبان نمی تواند به آنها دسترسی پیدا کند، صادق است. اما در انگل‌هایی که در داخل سایر حشرات رشد می‌کنند – به نام اندوپارازیتوئیدها – به نظر می‌رسد ویروس‌های اهلی شده بسیار رایج تر.
جولین وارالدی، زیست شناس تکاملی در دانشگاه کلود برنارد لیون 1 در فرانسه و یکی از نویسندگان این مطالعه می گوید: «رابطه خاصی بین ویروس ها و این اندوپارازیتوئیدها وجود دارد. این نشان می‌دهد که این ویروس‌ها نقش مهمی در تکامل این شیوه زندگی داشته‌اند.»
و با وجود صدها هزار گونه زنبور و گونه های بی شماری از ویروس ها، شانس زیادی برای اتحاد این دو موجود وجود دارد. استرند می‌گوید این یک جعبه شنی تکاملی از احتمالات است.