Гигантские вирусы несут генетический код, который может контролировать метаболизм живых существ
Чем больше мы узнаем о гигантских вирусах, тем больше у нас возникает вопросов. В отличие от большинства вирусов, эти гигантские штаммы настолько велики, что их даже можно принять за бактерии, а размер и сложность их геномов, превосходят ожидания.
Гигантские вирусы были впервые обнаружены только в этом столетии, но многочисленные подобные открытия с тех пор поставили под сомнение наши давние предположения о том, что на самом деле представляют собой вирусы, в том числе о том, действительно ли их следует считать живыми существами.
Некоторые из этих гигантских вирусов, похоже, даже создают свои собственные гены; другие обладают генетическим кодом, с которым мы никогда раньше не сталкивались.
Похоже, мы все чаще обнаруживаем типы с особенностями, видимыми только в живых клетках, и новое поразительное открытие, сделанное учеными из Virginia Tech, обнаружило другие удивительные генетические сходства между гигантскими вирусами и клеточной жизнью.
«С точки зрения геномного репертуара, у них гораздо больше общего, чем мы могли бы ожидать», — объясняет микробиолог Фрэнк Эйлвард.
В новом исследовании вирусного разнообразия, ученые отсеивая общедоступные базы метагеномов, содержащие множество генетического кода, из которого собрали предполагаемые геномы для 501 различных типов гигантских вирусов в предлагаемом порядке нуклеоцитоплазматических вирусов с большой ДНК (NCLDVs). В основном из водной среды (где происходит заражение водорослей).
В дополнение к поиску ожидаемых генов для таких процессов, как конструирование капсида и вирусная инфекционность, команда обнаружила, что гигантские вирусы несут огромное разнообразие генов, участвующих в аспектах клеточного метаболизма, включая такие процессы, как поглощение питательных веществ, сбор света и метаболизм азота.
Исследователи говорят, что метаболические гены были обнаружены в вирусах ранее, но это нечто иное.
Предыдущие исследования NCLDV выявили гены, которые, как считается, приобретаются в клеточной жизни посредством латерального переноса генов — перемещения генетического материала между организмами, в отличие от того, как он передается от родителя к потомству. В вирусном контексте это говорит о том, что вирусы могут случайно получить гены от инфицированных хозяев.
Команда обнаружила эволюционные линии вирусных метаболических генов, которые пошли гораздо глубже, предполагая давние отношения между патогенами и хозяевами, симбиотическое значение которых мы еще не можем полностью раскрыть.
«Это подразумевает, что вирусы имели эти гены в течение миллионов лет, даже миллиардов лет, и они являются вирус-специфическими метаболическими генами», — объясняет Эйлвард.
«Как только вирусы заражают клетку, мы не можем больше думать о ней как о своей собственной автономной сущности. Вирусы перестраивают фундаментальные аспекты клеточной физиологии после заражения».
Другими словами, гигантские вирусы и их древние предки могли обитать вместе с клеточными организмами в течение эонов, не только размножаясь в клетках живых существ, но и оказывая невидимое влияние на их метаболические процессы все это время.
Как и многие другие открытия, которые ученые делают о гигантских вирусах, оно требует двойного подхода, если не прямого изменения парадигмы.
«Вирусы исторически рассматривались как аксессуары для клеточной жизни, и как таковое их влияние на биогеохимические циклы в значительной степени рассматривалось через призму их влияния на смертность хозяина, а не через какую-либо прямую метаболическую активность», — пишут авторы в своей статье.
«Большое количество клеточных метаболических генов, кодируемых геномами, которые мы раскрываем в этом исследовании, выявляет альтернативную точку зрения, в которой вирус-специфические ферменты играют непосредственную роль в формировании физиологии вирусных клеток».
Затем, ученые хотят провести экспериментальные работы, исследуя, как метаболиты хозяина могут быть затронуты гигантскими вирусами и вирусными генами, якобы переносимыми для изменения метаболических процессов.
Независимо от того, какие ответы мы находим, учитывая, что мы имеем дело с гигантскими вирусами, можно поспорить, что будет много новых неизвестных.
«Они просто кладовая загадок», — говорит микробиолог Мохаммад Монируццаман. «Они как большой лес, а вы стоите перед лесом, и вы не знаете, что в нем».
Результаты представлены в Nature Communication.
Источники: Фото: (Chuan Xiao and Yuejiao Xian/University of Texas at El Paso)
