Wirusy nie są przez biologów uznawane za formy życia - nie posiadają struktury komórkowej, homeostazy, metabolizmu, ani zdolności do samodzielnej reprodukcji, nie mówiąc już o jakiejkolwiek aktywności. W ich wnętrzach nie zachodzą żadne procesy biochemiczne. Lecz fakt że zajmują się nimi raczej biolodzy niż chemicy wskazuje, że są czymś więcej niż zlepkiem molekuł.
Są raczej czymś pośrednim między materią a życiem, choć nie w tym sensie że życie od nich się wywodzi. Wnikają do komórek i zmuszają je do produkcji swoich kopii. Owszem - istnieje hipoteza pierwotnego świata wirusów w którym przed powstaniem pierwszych protokomórek wirusopodobne cząsteczki miały być "kuzynami" ich przodków. Od początku musiały korzystać z cudzego życia żeby powielać własny kod.
Wiadomo że LUCA (ostatni wspólny przodek wszystkich) miał już geny komórkowego "układu odpornościowego" chroniącego przed wirusami. Wirusy posiadają materiał genetyczny, ewoluują i potrafią się powielać, ale robią to niesamodzielnie. Ciężko więc wytłumaczyć jak mogłyby być czymś pierwotnym, ale robi to hipoteza współewolucji.
Część cząsteczek zaczęła specjalizować się w replikacji i metabolizmie, a część w swoistym pasożytnictwie genetycznym. Spekuluje się nawet, że to prekursorzy wirusów mogli wymusić ukształtowanie się komórek - cząsteczki przez nich "okradane" wykształciły błony komórkowe jako "system antywłamaniowy".
Istnieje również teoria jakoby to wirusy "wynalazły" DNA w ramach tego wyścigu zbrojeń. Zakłada się, że wczesne życie opierało się na RNA. Kiedy komórki gospodarzy zaczęły tworzyć enzymy niszczące informacje zawarte w RNA wirusy zmodyfikowały swoje kwasy nukleinowe, aby były bardziej odporne. Przy okazji DNA okazało się stabilniejsze - mniej podatne na błędy czyli mutacje.
Horyzontalny transfer genów miał przenieść ten mechanizm do komórek i tak powstał nasz cudowny świat DNA. Często jest tak, że wirusy nie od razu zabijają gospodarza lecz wbudowują swój materiał genetyczny w jego genom, czekając w "uśpieniu" na odpowiednie warunki do namnażania. A wtedy komórka powiela to "obce" DNA jako własne przy każdym podziale.
Komórki mogły więc stopniowo zacząć przepisywać swoje najważniejsze geny z nietrwałego RNA na stabilniejsze matryce wirusowego DNA, aż całkiem przejęły geny odpowiedzialne za produkcję i replikację DNA porzucając dotychczasowy system. Być może nawet jądro komórkowe to pozostałość po jakimś wielkim wirusie...Tak czy siak kod zapisany w DNA nie ulega tak łatwo rozkładowi (brak w nim łatwo wchodzącego w reakcję tlenu) i posiada "kopię zapasową" (DNA tworzy podwójną helisę). Ponieważ DNA mutuje wolniej od RNA minimalizuje się ryzyko "katastrofy mutacyjnej" kiedy to mutacje uniemożliwią przetrwanie. Trwałość umożliwia z kolei rozbudowanie instrukcji genetycznej dzięki czemu powstały skomplikowane organy wielokomórkowców.
W przeciwieństwie do organizmów komórkowych wirusy nie mają jednak wspólnego przodka - brak im uniwersalnego "genetycznego rdzenia". Stąd też spekuluje się, że ich pochodzenie może być zróżnicowane. Część z nich mogła powstać kiedy już rozwijało się życie komórkowe.
Hipoteza progresywna mówi o "ucieczce" fragmentów genomu z żywych komórek. Plazmidy to małe cząsteczki DNA występujące w komórkach bakteryjnych poza głównym chromosomem. Są zdolne do autonomicznej replikacji i przemieszczania się między komórkami, przenosząc ze sobą geny i napędzając ewolucję.
Wskutek jakiejś mutacji fragmenty te opuściły macierzystą komórkę i otoczyły się "ewolucyjnym pancerzem" zwanym kapsydem. A potem miały po prostu "zdziczeć". Tej pradawnej "ucieczki" dowodzić ma wąska specjalizacja niektórych wirusów, infekujących określone gatunki czy wręcz typy komórek. Często widać wręcz "genetyczne pokrewieństwo" pomiędzy pewnymi strukturami.
Innym wyjaśnieniem jest regresja komórkowa czyli po prostu uproszczenie przez komórki pasożytnicze swojej budowy. W procesie ekstremalnej miniaturyzacji miały utracić geny odpowiedzialne za metabolizm i rozmnażanie korzystając z energii gospodarza i jego maszynerii białkowej. W końcu zostawiły sobie tylko kawałek materiału genetycznego zabezpieczony kapsydem.
Za hipotezą regresywną przemawia istnienie gatunków prymitywnych bakterii o skrajnie uproszczonym genomie które nie potrafią przetrwać ani namnażać się poza komórkami gospodarza. A także istnienie gigantycznych wirusów. Odkryte w 2013 roku u wybrzeży Chile pandorawirusy nie tylko były niepodziewanie wielkie, ale też posiadały geny odpowiedzialne za metabolizm i syntezę białek.
Z tego też powodu niektórzy postulowali utworzenie czwartej domeny życia.. Póki co pandorawirusy zaliczamy jednak do wirusów. 93% ich genów to tak zwane geny sieroce, a więc niepodobne do genów bakterii, archeonów czy eukariontów. Wskazuje to na zupełnie inne pochodzenie. Sugeruje się zatem, że to uwstecznione formy jakiejś wymarłej domeny życia komórkowego.
Pandorawirusy nie są co prawda samodzielne, ale dzięki genom odpowiedzialnym za metabolizm potrafią wspomagać gospodarza (a dokładnie amebę) w produkcji ATP tak aby jego jego "taśma produkcyjna" wciąż namnażała wiriony. Geny odpowiedzialne za syntezę białek dodatkowo podkręcają tempo produkcji. Nasz przerośnięty wirus dba o dobrą kondycję ameby tak długo jak jest mu to potrzebne żeby się namnożyć.
Co jeszcze dziwniejsze pandowirusy potrafią nawet... chorować. Same są atakowane przez mniejsze wirusy zwane wirofagami. Wirofag przyczepia się do wirusa-giganta i razem z nim przenika do wnętrza komórki ameby, tam zaś przejmuje "wirusową fabrykę" i zmusza ją do powielania własnego kodu i kapsydu. Niektóre jednokomórkowce wbudowały nawet DNA wirofagów do własnego genomu, aby czekały w "uśpieniu" na inwazję gigantów.
Można to uznać za rodzaj układu odpornościowego opartego na wirusie. Często jednak materiał wirusa zostanie genetycznie "przywłaszczony" przez gospodarza. Choć ujmując to inaczej można też powiedzieć, że rozmnaża się razem z nim "na gapę". Początkowo takie "wirusowe" DNA uważano za śmieciowe, ale z biegiem czasu odkrywaliśmy że przyczyniało się do wielu ewolucyjnych innowacji.A zatem wirusy to nie tylko czynniki chorobotwórcze.To również "genetyczni kurierzy". Potrafią nawet "wyciąć" fragment DNA jednego gatunku żeby wszczepić go drugiemu. Endogenne retrowirusy stanowią aż 8% genomu homo sapiensa!!! Uaktywniają się już po zapłodnieniu - zarodek korzysta z zasobów komórki jajowej, aż trzeciego dnia następuje aktywacja genomu zygoty. Geny wirusowe HERV-K budzą się jako pierwsze, zapoczątkowując cały proces.
Następnie uruchamia się szereg innych genów odpowiedzialnych za rozwój. Komórki wczesnego zarodka są jeszcze totipotencjalne - mogą przekształcić się w każdy typ komórki lub łożysko. Z czasem stają się pluripotencjalne (mogą przekształcić się w każdy typ komórek z wyjątkiem łożyska). Wirusowe białka stają się strażnikami plastyczności w procesie różnicowania się komórek.
Dzięki temu z komórek macierzystych powstają serce, wątroba czy neurony... Geny wirusowe pełnią tu rolę włączników i wyłączników przemian. Co więcej ukryte w genomie wirusy chronią zarodek przed... wirusami zewnętrznymi krążącymi w organizmie matki.
Jeśli zaś chodzi o wspomniane łożysko - białko o nazwie syncytyna (odpowiedzialne za fuzję komórek tworzących barierę między matką a płodem w łożysku) to również gen pradawnego retrowirusa. Służył mu do "stapiania" własnej otoczki z błoną komórkową gospodarza. Ssakom przydał się aby programować zrastanie się pewnych komórek płodu w wielojądrzastą strukturę zewnętrznej warstwy łożyska. Umożliwiło to rozwój zaawansowanej ciąży żyworodnej.
Płód może rozwijać się w bezpiecznym i stabilnym środowisku przez odpowiednio długi okres i korzystać z potężnych zasobów otrzymywanych od matki co pozwala choćby na rozwój dużego mózgu. A propos ludzkiego mózgu: w jego ewolucji wirusy także odegrały fundamentalną rolę. Już na poziomie rozwoju embrionalnego wirusowe "włączniki" o których była mowa wyżej stymulują gwałtowny rozwój kory nowej (neocortex) czyli struktury odpowiedzialnej za abstrakcyjne myślenie i wyższe czynności poznawcze.
Przez setki milionów lat kręgowce miały proste układy nerwowe - pozbawione izolatora w postaci osłonki mielinowej aksony musiały być grube, aby sygnał się nie rozpraszał. Dzięki wykształceniu mieliny mózg mógł więc przyśpieszyć swoje procesy, zaoszczędzić energię, sprawniej odżywiać i chronić swoje komórki. Prastary retrowirus "nauczył" komórki glejowe produkować mielinę (gen RetroMyelin). To pozwoliło gęsto upakować w mózgu miliardy połączeń.Ważna rolę w działaniu naszego mózgu odgrywa też inny gen pochodzenia wirusowego - Arc. Gen ten tworzy małe "kapsuły" strukturalnie odpowiadające wirusowym kapsydom i transportuje w nich własne mRNA z jednego neuronu do drugiego. Mechanizm ten pełni kluczową rolę w utrzymywaniu plastyczności synaptycznej i konsolidacji pamięci długotrwałej oraz regulacji receptorów AMPA na synapsach.
Poza tym wirusy są bezwzględnie niezbędne dla funkcjonowania życia na Ziemi - regulują liczebność populacji zapewniając równowagę między gatunkami, wspierają globalny obieg pierwiastków (a w szczególności węgla i azotu) przez rozkładanie komórek swoich gospodarzy, stabilizują poziom tlenu w ekosystemach wodnych. Nie mogłyby bez nas istnieć, a my nie moglibyśmy istnieć bez nich.
























