Virus som ebola, influensa och zika skapar rubriker. De fångar vår uppmärksamhet med sin potential att orsaka utbredd sjukdom och död.
Men varifrån kom dessa virus först?
Till skillnad från bakterier är virus inte levande organismer – de kan inte föröka sig på egen hand. I stället kapar de celler för att föröka sig, sprida sig och orsaka sjukdomar.
Men tänk om det inte alltid har varit så här?
Vetenskapsmän som studerade ett så kallat jättevirus som kallas Tupanvirus (uppkallat efter den sydamerikanska guaraniguden för åska) fann att det, till skillnad från de virus vi möter i dag, hade ett nästan komplett maskineri för att ta hand om sig själv.
Denna nya upptäckt har gett nytt bränsle åt debatten om virusens ursprung.
Frusna virus
Det finns inga fysiska fossila spår av virus som det finns för dinosaurierna.
Ett sätt för forskare att upptäcka virus och studera deras ursprung är att leta efter deras genetiska material – DNA- eller RNA-molekyler – i djurvävnader och jord.
Även om filmerna kanske vill få dig att tro något annat har virusens genetiska material aldrig upptäckts i fossiliserade växtblad eller i insekter fångade i bärnsten.
Hursomhelst har några gamla virus upptäckts i permafrost i Sibirien, och det finns förhoppningar om att upptäcka fler i takt med att den globala uppvärmningen fortsätter att tina upp mark som varit frusen i tusentals år. Fram till dess är vår förmåga att exakt rekonstruera virusens ursprung begränsad.
Virusens utveckling
Virus är mikroskopiska organismer som kräver en levande cell, ofta kallad värd, för att föröka sig. De består till stor del av genetiskt material (antingen DNA eller RNA) inlindat i ett proteinhölje.
Dessa DNA- och RNA-sekvenser kan förändras med tiden och ge upphov till ändringar i den genetiska koden som gynnar virusets överlevnad. Forskare kan titta på dessa genetiska sekvenser för att uppskatta hur olika virus är besläktade och hur de kan ha utvecklats.
Dessa studier har visat oss att virus inte har ett enda ursprung, det vill säga att de inte alla uppstod från ett enda virus som förändrades och utvecklades till alla de virus vi känner till i dag. Virusen har troligen ett antal oberoende ursprung, nästan säkert vid olika tidpunkter.
Ett antagande som forskare gör när de funderar över virusens ursprung är att vart och ett av dem har utvecklats tillsammans med sin värd. Till exempel utvecklas herpesviruset som infekterar människor med tiden och anpassar sig så att det fortsätter att behålla förmågan att infektera mänskliga celler.
Om vi betänker att alla livsformer på jorden började i havet är det rimligt att tro att virus utvecklades tillsammans med sina värdar i haven. När dessa varelser flyttade in på land och utvecklades, utvecklades också virusen och fick förmågan att infektera landlevande organismer.
Tidigare i år upptäckte forskare bevis för att vissa virus kan vara miljontals år gamla och har funnits sedan de första ryggradsdjuren existerade. Men detta förklarar inte virusens ursprung i sig.
Origin stories
En teori ställer hypotesen att virus uppstod från cirkulärt DNA (även kallat plasmid) som kan replikera sig självständigt och förflytta sig mellan celler och överföra genetisk information från en organism till en annan. Vissa plasmider bär till exempel på gener som är ansvariga för antibiotikaresistens. Enligt denna teori har plasmiden rymt från cellerna och utvecklats på ett sätt som gör att den kan ta sig in i en annan cell för att producera virus.
En annan teori föreslår att virus kan ha utvecklats från mer komplexa fritt levande organismer, till exempel bakterier, eller celler. En nyligen genomförd studie visade att ett protein som kallas ARC och som är viktigt för minnet hos människor kan bilda virusliknande partiklar och överföra RNA mellan celler. Kanske har liknande gamla proteiner utvecklats för att förflytta sig från en organism till en annan.
Och så var det den senaste upptäckten av det gigantiska Tupanviruset i en brasiliansk sodasjö. Sjöar som denna är mycket salta och har ett högt pH-värde. De kan efterlikna förhållandena i vattenmiljöer på jorden för miljarder år sedan.
Tupanvirus har en mer komplett uppsättning proteintillverkningsmaskineri än något annat känt virus. Till skillnad från andra virus är det förmodligen inte lika beroende av den cell det infekterar för att replikera. Denna upptäckt har återuppväckt intresset för teorin att virus uppstod från komplexa, fritt levande celler.
Vilket kom först?
Båda teorierna ovan utgår från att celler existerade före virus, och att virus eventuellt utvecklades i närvaro av celler.
Men det finns ännu en hypotes som föreslår att virus existerade först, även före cellerna. I en förhistorisk värld kan virus ha funnits som självförsörjande enheter, ett slags uråldrig maskin som förmodligen kunde reproducera sitt genetiska material. Med tiden kan dessa förhistoriska virus ha bildat komplexa, organiserade strukturer som så småningom utvecklades till cellliknande enheter.
För tillfället är detta bara teorier. Den teknik och de resurser vi har i dag kan inte med säkerhet testa dessa teorier och identifiera den mest troliga förklaringen till virusens ursprung.
En alternativ – men till synes omöjlig – strategi skulle vara att isolera eller identifiera virus i sina primitiva former på andra planeter, till exempel Mars. Att stanna på jorden verkar vara en mer rimlig strategi.
Den pågående upptäckten av nya virus, som Tupanvirus eller en 30 000 år gammal släkting till jättelika DNA-virus (Pithovirus), kan göra det möjligt för oss att lägga pusslet om deras ursprung.