1986’da, Stonv Brook’daki New York Devlet Üniversitesi’nden Lita Proctor adındaki bir yüksek lisans öğrencisi, deniz suyunda kaç tane virüs olduğunu bulmaya karar verdi. O zamanlar genel kanı, neredeyse hiç olmadığıydı. Okyanustaki virüsleri aramayı iş edinen birkaç araştırmacı genellikle çok sınırlı sayıda malzeme bulmuşlardı. Çoğu uzman, deniz suyunda buldukları virüslerin büyük bölümünün gerçekte kanalizasyondan ya da karadaki diğer kaynaklardan geldiğine inanıyorlardı. Fakat yıllar içerisinde bir avuç bilim insanı, bu görüşe net bir şekilde uymayan kanıtlar toplamıştı. Örneğin John Sicburth adındaki bir deniz biyoloğu, yeni virüslerle ortaya çıkan bir deniz bakterisinin fotoğrafını yayımlamıştı. Proctor, artık düzenli bir araştırmayı başlatmanın zamanı geldiğine karar verdi. Yol boyunca deniz suyu toplayarak Karayipler ve Sargasso Denizi’ne yolculuk etti. Long Island’a geri dönüşte, elektron mikroskobunun ışığı altında görüneceği için metale kapladığı biyolojik malzemeyi dikkatlice deniz suyundan ayırdı. Proctor, sonunda, örneklerine baktığında, bir virüsler dünyası gördü. Diğerleri virüs bulaşmış bakteri ev sahipleri içerisinde gizlenirken, bazıları özgürce dolanıyordu. Örneklerinde bulduğu virüs sayısına bakarak Proctor, deniz suyunun her litresinin yüz milyara varan sayıda virüs barındırdığını tahmin etti. Proctor’ın tahmin ettiği bu rakam, daha önce akla gelen herhangi bir sayıdan çok fazlaydı. Çalışmasını, kazara fazladan birkaç sıfır eklenmiş haliyle sonlandırsaydı, birkaç bilim adamını şaşırtabilirdi. Fakat diğer bilim insanları da kendi incelemelerini devam ettirirken, benzer tahminlerle bitirdiler çalışmalarını. Bilim insanları, okyanusta bir yerde 1.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 tane virüsün yaşadığı bir bölge olduğu fikrine vardılar.
Bu kadar büyük bir rakamı anlamlı kılacak bir kıyas noktası bulmak zordur. Virüsler okyanusun diğer bütün sakinlerinden, sayıca yaklaşık bire on beş oranında daha fazladır. Okyanusun bütün virüslerini bir teraziye koyacak olursanız, ağırlıkları yetmiş beş milyon mavi balinanın ağırlığına eşit olacaktır. Ve okyanustaki tüm virüsleri bir uçtan bir uca sıralayacak olursanız, en yakındaki altmış galaksiyi geçecek şekilde uzayacaktır. Bu rakamlar, okyanusta yüzmenin bir ölüm fermanı olduğu anlamına gelmez. Okyanustaki virüslerin ufacık bir kesimi insanlara hastalık bulaştırabilir. Bazı deniz virüsleri, balıklara ve diğer deniz hayvanlarına hastalık bulaştırırlar ama açık farkla, onların en yaygın hedefleri mikroplardır. Mikroplar, çıplak gôzle bakıldığında görünmez olabilirler fakat toplu olarak tüm okyanus balinalarını, mercan kayalıklarını ve deniz yaşamının tüm diğer formlarını gölgede bırakırlar. Ve aynı bizim vücutlarımızda yaşayan bakterilere fajlar tarafından saldırılması gibi, deniz mikroplarına da deniz fajları tarafindan saldırılır.
Felix d’Herelle, 1917’de Fransız askerlerinde ilk bakteriyofajı bulduğunda, birçok bilim insanı, bu tür bir şeyin gerçekten var olduğuna inanmayı reddetti. Bir yüz yıl sonra, Herelle’nin, Dünya gezegeninde en çok var olan bir yaşam formu bulmuş olduğu ortaya çıkmıştır. Proctor’un deniz virüslerinin çok olduğunu buluşundan beri, bilim insanları, fajların gezegen üzerinde bıraktıldarı muazzam etkiyi belgelemektedirler. Deniz fajları dünya okyanuslarının ekolojisini etkilemektedir. Ekolojik izlerini Dünya’nın küresel iklimi üzerinde gösterirler. Ve milyarlarca yıldır yaşamın evrimleşmesinde çok önemli bir rol oynamaktadırlar. Onlar, bir başka deyişle, biyolojinin yaşayan matrisidir.
Deniz virüsleri çok güçlüdür çünkü son derece bulaşıcıdır. Bir yeni mikrop, ev sahibini saniyede on trilyon kez istila eder ve her gün, dünya okyanuslanndaki tüm bakterilerin yaklaşık yarısını öldürürler. Onların öldürücü etkinliği ev sahiplerinin ihtiyatlı olmalarını sağlar ve biz insanlar, onların ölümün kıyısında olmalarından fayda sağlarız. Örneğin koleraya, suyla geçen Vibro adındaki bir bakterinin çoğalması sebep olur. Fakat Vibro, bir takım fajlara ev sahipliği yapmaktadır. Vibro’nun sayısı aşırı derecede çoğaldığında ve kolera salgınına sebep olduğunda, fajlar artar. Virüs sayısı o kadar çabuk yükselir ki, mikropların tekrar oluşmasından çok daha hızlı bir şekilde Vibro’yu öldürür. Bu ani bakteriyel artış diner ve kolera salgını yavaş yavaş kaybolup gider.
Kolera salgınlarını durdurmak, deniz virüslerinin gerçekte önemsiz etkilerinden biridir. O kadar fazla sayıda mikrop öldürürler ki, gezegen yüzeyindeki atmosferi de etkileyebilirler. Bu, mikropların kendilerinin gezegenin muhteşem iklim mühendisi olmalarından kaynaklanmaktadır. Deniz yosunları ve fotosentezle oluşan bakteriler, aldığımız nefesteki oksijenin yaklaşık yarısını üretirler. Deniz yosunları ayrıca, dimetil sülfür adında havada yükselen ve bulutlara yerleşen bir gaz açığa çıkarırlar. Bu bulutlar, gelen güneş ışınını, gezegeni soğutarak uzaya geri yansıtırlar. Mikroplar da, ısıyı atmosferele hapseden çok büyük oranda karbondioksiti emer ve salarlar. Bazı mikroplar karbondioksiti, gezegeni ısıtarak, atık şeklinde atmosfere bırakırlar. Diğer yandan, deniz yosunları ve fotosentetik bakteriler, oluşurken, atmosferi daha soğuk hale getirecek şekilde karbondioksiti emerler. Okyanustaki mikroplar öldüğünde, onların karbonlarının bir kısmı deniz tabanına yağmur gibi iner. Milyonlarca yıl içerisinde, bu mikrobik kar yağışı, gezegeni düzenli olarak daha serin hale getirebilir. Dahası, bu ölü organizmalar, kayaya dönüşebilir. Örneğin, Dover’ın beyaz sarp kayalıkları, coccolithophores adındaki tek hücreli organizmaların kireçli kabuklarından oluşmuştur.
Virüsler, bu iklim mühendislerinden her gün trilyonlarca öldürür. Onların mikrobik kurbanları ölürken, bir günde bir trilyon ton karbon sızar ve açığa çıkar. Serbest karbonların bazıları, diğer mikropların büyümesini teşvik eden bir gübre gibi davranır, ancak bir kısmı muhtemelen okyanusun dibine batar.
Bir hücrenin içindeki moleküller yapışkandır ve bir kez virüs ev sahibi hücreyi yırtarak açtığında, düşen yapışkan moleküller diğer karbon moleküllerine tutunur ve onları, büyük sualtı kar fırtınasının içine sürüklerler.
Okyanus virüsleri, sadece büyük miktarlarda olmalarıyla değil ama aynı zamanda genetik çeşitliliklerinden dolayı da hayret vericilerdir. İnsandaki genlerle köpek balığındaki genler oldukça benzerdir; o kadar benzerdir ki bilim insanları, köpek balığı genomunda, insan genenomundaki çoğu gene benzer bir kopya bulabilirler. Ama diğer yandan, deniz virüslerinin genetik oluşumu hemen hemen hiçbir şeyle benzeşmez. Bilim insanları Kuzey Buz Deniz’inde, Meksika Körfez’inde, Bermuda’da ve Kuzey Pasifik’te yapılan bir virüs araştırmasında, 1, 8 milyon tane viral gen belirlediler. Onların sadece yüzde 10’u, herhangi bir mikroptan, hayvandan, bitkiden ya da diğer organizmalardan hatta diğer bilinen herhangi bir virüsten gelen herhangi bir genle benzerlik gösterdi. Diğer yüzde 90, bilim dünyasına tamamen yeniydi. Bilim insanları 200 litre deniz suyunun genellikle, genetik anlamda 5,000 farklı virüs türü bulurlar. Deniz çökeltisinin bir kilogramında, bir milyon farklı tür virüs bulunabilir. Bütün bu çeşitliliğin bir sebebi, deniz virüslerinin hastalık bulaştıracağı çok sayıda ev sahibine sahip olmasındandır.
Virüslerin her soyu, ev sahibinin savunmalarını geçmek için, yeni adaptasyonlar geliştirmek zorundadır. Fakat çeşitlilik daha barışçıl sebeplerle de gelişebilir. Ilımlı fajlar ev sahiplerinin DNA’larına kolayca karışırlar; ev sahibi çoğaldığında, kendi DNA’sıyla birlikte, virüsün DNA’sını da kopyalar. Bir ılımlı fajın DNA’sı dokunulmamış kaldığı sürece, baskı zamanlarında, ev sahibinden kaçabilir. Fakat nesiller boyunca, ılımlı bir faj, ona ayak bağı olan mutasyonları toplar, bu yüzden daha fazla kaçamaz. Ev sahibi genomunun kalıcı bir parçası haline gelir.
Bir ev sahibi hücre, yeni virüsler yaparken, bazen kazara kendi genlerinin bir kısmını onlara aktarır. Yeni virüsler, okyanusu bir uçtan bir uca geçerken, ev sahiplerinin genlerini taşırlar ve bu genleri, kendilerininkiyle birlikte, yeni ev sahiplerinin genomlarına yerleştirirler. Bir tahminle virüsler, okyanusta her yıl, ev sahibi genomlar arasında bir trilyon geni transfer etmektedirler.
Bazı zamanlar bu ödünç alınmış genler, yeni ev sahibini, büyüme ve çağalmada daha başarılı kılar. Ev sahibinin başarısı, virüsün de başarısı demektir. Bazı virüs türleri, koleraya sebep olan bakterileri öldürürken, diğerleri, kolera hastalığı sırasında, bakterinin ishali başlatmak için kullandığı toksinlere gen temin eder. Toksin taşıyan virüslerin bulaşması, yeni kolera salgınlarına neden olabilir.
Virüsler dünya oksijeninin çoğunu gen ödünç alımı sayesinde temin ediyor olabilirler. Okyanus bakterilerinin, Synechococcus adındaki bol bulunan bir türü dünya fotosentezinin dörtte birini gerçekleştirmektedir. Bilim insanları, Synechococcus örneklerinin DNA’sını incelediklerinde, sıklıkla ışık hasatlarını gerçekleştiren virüslerden gelen proteinler bulurlar.
Bilim insanları, virüs bulaştıracak yeni bir ev sahibi arayan, fotosentezli serbest dolaşan virüsleri bile buldular. Kabataslak bir hesapla, Dünya gezegenindeki tüm fotosentezlerin yüzde 1O’u, virüs genleriyle gerçekleştirilmektedir. Bunun anlamı on kez nefes alıp verildiğinde, bu nefeslerden biri bir virüs sayesinde gerçekleşir.
Genlerin bu gidiş gelişleri, Dünya gezegenindeki tüm yaşam üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Her şeyden önce, yaşamın başladığı yer okyanuslardı. Yaşamın en eski izleri, tarihi neredeyse 3,5 milyar yıl önceye giden, deniz mikroplarının fosilleridir. Çok hücreli organizmaların evrimleştiği yer okyanuslardı; onların en eski fosillerinin tarihi de yaklaşık 2 milyar yıl öncesine gider. Aslında, yaklaşık 400 milyon yıl öncesine kadar atalarımız toprağa ayak basmadılar. Virüsler, kayalarda fosil bırakmazlar ama ev sahiplerinin genomlarında iz bırakırlar. Bu işaretler, virüslerin, milyarlarca yıldır var olduğunu göstermektedir.
Bilim insanları, uzun zaman önce yaşamış bildik bir soydan ayrılmış türlerin genomlarını kıyaslayarak genlerin tarihini tespit edebilirler. Bu kıyaslamalar, örneğin, genlerin, şimdiki ev sahiplerine, uzun zaman önce yaşamış bir virüs tarafından bırakıldığını gösterebilir. Bilim insanları, bütün yaşayan şeylerin, virüsler tarafından taşınmış yüzlerce ya da binlerce genle dolu genom mozaiklerine sahip olduğunu buldular. Bilim insanları yaşam ağacına ulaşana kadar, virüsler genleri getirip götürmeye devam edecekler. Darwin, hayatın gelişimini bir ağaç gibi düşünmüş olabilir. Ama genlerin gelişimi, en azından okyanusun mikroplan ve onların virüsleri arasında, daha çok hareketli bir ticari şebeke gibidir, ağları milyonlarca yıl geriye uzanır.
Kaynakça:
A Planet of Viruses. Carl Zimmer
Yazar: Taner Tunç