Еволюційні біологи вже десятиліттями дискутують про природу вірусів, які відрізняється від усіх інших форм життя. Утім, відкрита недавно група вірусів, названа клоснеувірусами, може стати тією «відсутньою ланкою», яка нарешті допоможе поставити крапку в цих дебатах.
У 2003-му вчені виявили гігантські віруси, які назвали мімівірусами. Аналіз геному цих істот вказав на те, що їхні предки могли самостійно існувати поза клітиною-хазяїном. Відкриття поділило вчених на два табори. Одні притримуються думки, що в минулому віруси були самодостатніми організмами, які потрапили в пастку до інших клітин і в кінцевому підсумку перейшли до паразитарного існування, позбувшись генів, яких вони більше не потребували. А інші розглядають віруси як істоти, які протягом сотень мільйонів років викрадали генетичний матеріал в організмів хазяїв.
Дослідження, опубліковане 6 квітня у Science, підтверджує радше другу гіпотезу, яка полягає в тому, що геном вірусів – це мішанина з генетичного матеріалу інших організмів. Однак навколо нього вже точаться дискусії.
Після відкриття мімівірусів деякі дослідники розробили теорію, яка поміщає віруси біля коренів еволюційного дерева. Віруси, згідно з цією теорією, – це четвертий домен життя поряд з бактеріями, еукаріотами та археями.
Мімівіруси, що мають 400 нанометрів у діаметрі, всього наполовину менші, ніж бактерії E. coli. Унікальність цих істот полягає в тому, що вони містять гени, які кодують молекули, які транслюють РНК у білки. Усі інші віруси натомість заставляють клітини своїх хазяїв виробляти для них білки.
На думку команди, яка їх відкрила, ця здатність мімівірусів може свідчити про те, що в минулому вони були гігантськими вільноживучими клітинами, які, найпевніше, сьогодні вже не існують. «Це відкриття відновило дебати про природу вірусів та їх зв’язок із клітинним світом», – каже еволюційний біолог з Марсельського університету у Франції Жан-Мішель Клав’єрі, співавтор статті 2003 року про відкриття мімівірусів.
Крапку над «і» у цій дискусії можна поставити, порівнюючи геномні послідовності вірусів із послідовностями їх хазяїв-еукаріотів. Мімівіруси мають надто мало генів, схожих на гени еукаріотів, щоби проводити статистичний аналіз, який міг би встановити їх еволюційні зв’язки. Крім того, складність цього завдання посилює і те, що вірусні геноми дуже швидко мутують.
Клоснеувіруси можуть заповнити цю прогалину. Їхні геноми містять генетичні послідовності, що кодують десятки ензимів та іншу молекулярну машинерію, яка бере участь у виробництві білків. Окремі з цих генів ніколи не зустрічали в жодного з відомих вірусів, включаючи мімівіруси. «Саме вони нагадують ту “відсутню ланку”, якої ми ніколи раніше не бачили в природі», – каже співавтор дослідження Таня Войке, мікробіолог з Об’єднаного геномного інституту в м. Волнат-Крік (Каліфорнія).
Войке та її колеги відкрили клоснеувіруси випадково, вивчаючи мікроорганізми, які вижили після процедури очищення стічних вод в Австрії. Щоб ідентифікувати присутні в зразках мікроорганізми, вони секвенували їх геноми та виявили чотири геноми, схожі на геноми мімівірусів.
Вивчаючи далі ці загадкові геноми, вчені встановили, що їх трансляційні гени виглядають так, наче вони переймали окремі послідовності нуклеотидів протягом сотень мільйонів років. Це підтверджує гіпотезу про те, що віруси крадуть ділянки своїх геномів. Можливо і те, що мімівіруси та клоснеувіруси еволюціонували різними способами паралельно, що підтверджує навіть дві гіпотези походження вірусів, – каже Фредерік Шульц, біоінформатик з Об’єднаного геномного інституту та співавтор нового дослідження.
Поки не зрозуміло, які еукаріотичні організми «позичали» свої гени клоснеувірусам. Оскільки біологи наразі не змогли ідентифікувати носіїв клоснеувірусів, їх не вдається виростити в лабораторії. Не схоже, щоби ці віруси інфікували той самий вид амеб, що й мімівіруси та інші гігантські віруси.
За словами Жана-Мішеля Клав’єрі, більша частина трансляційної машинерії клоснеувірусів не схожа на жоден інший організм. Його непокоїть те, що обчислювальна модель, яку використали, аби встановити еволюційних предків вірусів, могла містити забруднення у вигляді залишкових ділянок ДНК. «Я хочу побачити нарешті цей вірус разом із його хазяїном в лабораторії. Інакше я не повірю в жодну з їх еволюційних інтерпретацій», – каже він.
Еволюційний біолог з Університету Париж IX Девід Морейра не бачить в цьому потреби. На його думку, достатньо ґрунтовно вивчити сам геном і його еволюційне походження. Він вітає те, що дедалі більше науковців у своїх статтях доходять висновку, що насправді віруси не є четвертим доменом життя.
А співвідкривач мімівірусів, мікробіолог із Марсельського університету Дідьє Рау каже, що останнє відкриття не вирішить дебати про еволюційне походження вірусів, хоча воно є важливою науковою знахідкою: «Ми відкриваємо частину світу, про яку раніше нічого не було відомо, і маємо бути терплячі».
Sara Reardon
Giant virus discovery sparks debate over tree of life
Nature, 6.04.2017
Зреферував Євген Ланюк