Неизвестный гигантский вирус указывает на происхождение многоклеточной жизни

Фото из открытых источников

Японские ученые обнаружили ранее неизвестный гигантский вирус, что открывает новые перспективы в изучении этой загадочной категории вирусов, а возможно, и в понимании происхождения многоклеточной жизни. Результаты исследования были опубликованы в Journal of Virology.

Как сообщают исследователи, вирус был обнаружен у амебы в пресноводном пруду недалеко от Токио. Они назвали его «усикувирусом» в честь пруда Усику-нума, расположенного в префектуре Ибараки.

В течение первого столетия современной вирусологии гигантские вирусы в значительной степени оставались без внимания, а их первоначальные открытия часто ошибочно принимали за бактерии из-за их размеров. Однако, хотя до недавнего времени мы почти не знали об их существовании, с тех пор мы узнали, что гигантские вирусы окружают нас повсюду.

Вирусы в целом считаются наиболее многочисленными биологическими организмами на Земле и одними из самых загадочных. Об эволюционной истории вирусов известно немного, и до сих пор остается неясным, можно ли их отнести к живым организмам.

Даже если они не являются живыми организмами, вирусы, несомненно, оказывают огромное влияние на все формы жизни, включая нас. Это включает в себя не только захват клеток хозяина и вызывание болезней, но и периодическое вмешательство в его эволюцию.

Вирусы способны способствовать горизонтальному переносу генов между живыми организмами, а некоторые из них — известные как ретровирусы — встраивают свою ДНК в геном клеток-хозяев. Если это происходит в зародышевой линии хозяина, вирусная ДНК может передаваться его потомству.

Фактически, остатки древних ретровирусов теперь составляют до 8 процентов генома человека, что имеет свои преимущества. ДНК ретровирусов, возможно, дала ранним позвоночным способность образовывать миелин, и она сыграла ключевую роль в эволюции плаценты.

Гораздо раньше вирусы, возможно, положили начало еще более масштабному и загадочному нововведению: эволюционному скачку от прокариот, или одноклеточных организмов, к эукариот, или многоклеточным организмам.

Эукариотические клетки обычно имеют ядро, окруженное мембраной, что представляет собой «пропасть в структуре» по сравнению с их бесядерными прокариотическими предками. Неясно, как произошло такое резкое изменение, но одна интригующая теория предполагает, что ядра были даром вирусов.

Эта идея, известная как вирусный эукариогенез, впервые была предложена в 2001 году Масахару Такемурой, молекулярным биологом из Токийского университета науки. Он предположил, что ядро эукариотических клеток возникло из крупного ДНК-вируса, подобного поксвирусу, который заразил какой-то доисторический прокариот.

Вместо того чтобы причинять вред, вирус обосновался в цитоплазме клетки, в конечном итоге получив важные гены от хозяина и постепенно трансформировавшись в клеточное ядро.

Эта теория получила распространение после открытия в 2003 году гигантских вирусов, содержащих ДНК, которые образуют структуры, называемые «вирусными фабриками», внутри клеток-хозяев. Эти фабрики иногда заключены в мембрану и внешне и по функциям очень похожи на ядра эукариотических клеток.

С тех пор ученые обнаружили множество таких гигантских вирусов, включая виды из семейства Mamonoviridae и тесно связанный с ним кладестиновирус, который поражает определенные типы амеб. Однако гигантские вирусы очень разнообразны и их трудно выделить, поэтому новое открытие, такое как ушикувирус, является большим событием.

Спустя четверть века после того, как Такемура выдвинул эту идею, он продолжает исследовать вирусный эукариогенез и был частью команды, которая идентифицировала и описала ушикувирус в новом исследовании.

«Можно сказать, что гигантские вирусы — это кладезь знаний, мир которых еще не до конца изучен», — говорит Такемура. «Одна из будущих возможностей этого исследования — предоставить человечеству новый взгляд, связывающий мир живых организмов с миром вирусов».

Ушикувирус поражает амебы, известные как вермамёбы (Vermamoeba vermiformis), и по этому признаку он похож на кандестиновирус; при этом его форма и шиповидная поверхность капсида напоминают таковые у медузавирусов.

Однако он также отличается от других гигантских вирусов. Например, он заставляет клетки-хозяева расти аномально большими, а шипы его капсида имеют уникальные колпачки и волокнистую структуру.

В отличие от кандестиновирусов и медузовирусов, которые сохраняют ядро клетки-хозяина и размножаются внутри него, ушикувирус образует вирусную фабрику и разрушает ядерную мембрану хозяина.

Эти сходства и различия могут стать важными подсказками, помогающими ученым восстановить эволюционную историю гигантских вирусов. Такемура и его коллеги надеются узнать, как и почему эти вирусы так сильно диверсифицировались, а также какую роль они сыграли в возникновении эукариот, подобных нам.

«Ожидается, что открытие нового вируса, родственного семейству Mamonoviridae, — «ушикувируса», — имеющего другого хозяина, расширит знания и стимулирует дискуссии об эволюции и филогении семейства Mamonoviridae», — говорит Такемура. «В результате, как полагают, мы сможем приблизиться к разгадке тайн эволюции эукариотических организмов и тайн гигантских вирусов».