Мимивирус розкриває історію походження вірусних організмів

Еволюційні біологи вже десятиліттями сперечаються про природу вірусів, які відрізняється від всіх інших форм життя. Втім, нещодавно відкрита група вірусів названа клоснеувирусами, може стати тим «відсутньою ланкою», яка нарешті допоможе поставити крапку в цих дебатах, пише Сара Рирдон для Nature.
У 2003-му вчені виявили гігантські віруси, які назвали мимивирусами. Аналіз геному цих істот вказав на те, що їх предки могли самостійно існувати поза клітини-господаря. Відкриття поділила вчених на два табори. Одні дотримуються думки, що в минулому віруси були самодостатніми організмами, які потрапили в пастку до інших клітин і в кінцевому підсумку перейшли до паразитарному існування, втративши генів, в яких вони більше не потребували. А інші віруси розглядають як істот, які протягом сотень мільйонів років викрадали генетичний матеріал організмів господарів.
Дослідження, опубліковане 6 квітня в Science, підтверджує швидше другу гіпотезу, яка полягає в тому, що геном вірусів – це мішанина з генетичного матеріалу до інших організмів. Однак навколо нього вже йдуть дискусії.
Після відкриття мимивирусов деякі дослідники розробили теорію, яка поміщає віруси у корінь еволюційного дерева. Віруси, згідно цієї теорії, – це четвертий домен життя поряд з бактеріями, еукариотами і археями.
Мімівіруси, мають 400 нанометрів в діаметрі, всього наполовину менше, ніж бактерії E. coli. Унікальність цих істот полягає в тому, що вони містять гени, що кодують молекули, які транслюють РНК у білки. Всі інші віруси зате змушують клітини своїх господарів виробляти для них білки.
На думку команди, яка їх відкрила, ця здатність мимивирусов може свідчити про те, що в минулому вони були гігантськими свободноживучими клітинами, які, швидше за все, сьогодні вже не існують. «Це відкриття відновило дебати про природу вірусів і їх зв’язок з клітинним світом», – говорить еволюційний біолог з Марсельського університету у Франції Жан-Мішель Клавьери, співавтор статті 2003 року про відкриття мимивирусов.
Крапку над «і» в цій дискусії можна поставити, порівнюючи послідовність генома вірусів з послідовностями їх господарів-еукаріотів. Мімівіруси мають дуже мало генів, схожих на гени еукаріотів, щоб 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.
Клоснеувирусы можуть заповнити цей пробіл. Їх 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 ні у одного з відомих вірусів, включаючи мімівіруси. «Саме вони нагадують то “відсутню ланку”, якого ми ніколи раніше не бачили в природі», – говорить співавтор дослідження Таня Войке, мікробіолог з Об’єднаного геномного інституту р. Волнат-Крік (Каліфорнія).
Войке і її колеги відкрили клоснеувирусы випадково, вивчаючи мікроорганізми, які вижили після процедури очищення стічних вод в Австрії. Щоб ідентифікувати присутні у зразках мікроорганізми, вони секвенавали їх геноми і виявили чотири геному, схожі на геноми мимивирусов.
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 ділянок своїх геномів. Можливо і те, що мімівіруси і клоснеувирусы еволюціонували різними способами паралельно, що підтверджує навіть дві гіпотези походження вірусів, – говорить Фредерік Шульц, біоінформатик з Об’єднаного геномного інституту і співавтор нового дослідження.
Поки не зрозуміло, які еукаріотичні організми «займали» свої гени клоснеувирусам. Оскільки біологи не змогли ідентифікувати носіїв клоснеувирусов, їх не вдається виростити в лабораторії. Не схоже, щоб ці віруси інфікували той же вид амеб, що і мімівіруси та інші гігантські віруси.
За словами Жана-Мішеля Клавьери, більша частина трансляційної машинерії клоснеувирусов не схожа ні на один інший організм. Його турбує те, що обчислювальна модель, яку використовували, щоб встановити еволюційних предків вірусів, могла містити забруднення у вигляді залишкових ділянок ДНК. «Я хочу побачити нарешті цей вірус разом з його господарем в лабораторії. Інакше я не повірю ні в одну з їхніх еволюційних інтерпретацій», – говорить він.
Еволюційний біолог з Університету Париж IX Девід Морейра не бачить в цьому необхідності. На його думку, досить грунтовно вивчити сам геном і його еволюційне походження. Він вітає те, що все більше вчених у своїх статтях приходять до висновку, що насправді віруси не є четвертим доменом життя.
А сооткрыватель мимивирусов, мікробіолог з 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 який раніше нічого не було відомо, і повинні бути терплячими».