Відкриття залишків древніх гігантських вірусів дає нові підказки про походження складного життя

Мікроорганізми показують, як наші одноклітинні предки інтегрували вірусну ДНК у власні геноми.

Дослідники виявили залишки стародавніх гігантських вірусів у геномі Amipidium, одноклітинного організму, що свідчить про те, що такі вірусні послідовності, можливо, зіграли певну роль в еволюції складних форм життя. Це дослідження підкреслює динамічний зв’язок між вірусами та їхніми господарями, а також відображає генетику людини.

Дивовижні зміни в еволюційній історії складного життя були виявлені в новому дослідженні, опублікованому в Науковий прогресДослідники з Лондонського університету королеви Мері виявили, що одноклітинний організм, близький до тварин, містить у своєму генетичному коді залишки стародавніх гігантських вірусів. Це відкриття дає зрозуміти, як складні організми отримують деякі зі своїх генів, і підкреслює динамічну взаємодію між вірусами та їхніми господарями.

Дослідження було зосереджено на мікробі під назвою Amoebidium, одноклітинному паразиті, який зустрічається в прісноводних середовищах. Проаналізувавши геном Amoebidium, дослідники під керівництвом доктора Алекса де Мендози Солера, старшого викладача Школи біологічних і поведінкових наук королеви Марії, виявили напрочуд велику кількість генетичного матеріалу, який походить від гігантських вірусів – одних із найбільших вірусів, відомих науці. Ці вірусні послідовності були щільно метильовані, хімічний маркер, який часто замовчує гени.

«Це як знайти троянів, які ховаються всередині амбідіуму». ДНК«Ці вірусні добавки потенційно шкідливі, але амібідіум, здається, тримає їх під контролем, хімічно приглушуючи їх», — каже доктор де Мендоза-Солер.

Мікроб Amoebidium appalachense проходить свій життєвий цикл розвитку в лабораторії. Ядра діляться всередині клітини до зрілості (приблизно 40 годин на відео), коли кожне ядро ​​стає окремою клітиною, а колонія розривається, даючи початок потомству. Фото: Алекс де Мендоза

Поточні дослідження та наслідки

Далі дослідники досліджували поширеність цього явища. Вони порівняли геноми кількох ізолятів Amybidium і виявили значні варіації у вмісті вірусу. Це свідчить про те, що процес інтеграції та припинення вірусів триває й динамічно розвивається.

«Ці висновки ставлять під сумнів наше розуміння взаємозв’язку між вірусами та їхніми господарями, — каже доктор де Мендоза Солер. — Традиційно віруси розглядаються як загарбники, але це дослідження свідчить про те, що в цьому суттєву роль відіграли й інші віруси еволюція складних організмів шляхом надання їм нових генів».

Клітини Amybidium apalachians забарвлюються на ДНК (синім кольором, що показує ядро) і актин (зеленим кольором), висвітлюючи клітинні мембрани на етапі формування клітин у колонії. Авторське право: Алекс де Мендоза

Крім того, висновки дослідників Amoebidium пропонують цікаві паралелі з тим, як наші геноми взаємодіють із вірусами. Подібно до Amoebidium, у людей та інших ссавців є залишки стародавніх вірусів, які називаються ендогенними ретровірусами, вбудовані в їх ДНК. Хоча раніше ці залишки вважалися «неактивною ДНК», тепер деякі з них можуть бути корисними. Однак, на відміну від гігантських вірусів, знайдених у Amoebidium, ендогенні ретровіруси набагато менші, а геном людини набагато більший. Майбутні дослідження можуть вивчити ці подібності та відмінності, щоб зрозуміти складну взаємодію між вірусами та складними формами життя.

Довідка: Люк А. «Метилювання ДНК дозволяє повторювати інбридинг гігантських вірусів у родичів тварин». Сарі та Яна Ф. Кім, Володимир Овчінніков, Марін Олівета, Хіроші Суга, Омая Додін, Арнау Сепе Педрос і Алекс де Мендоса, 12 липня 2024 р. Науковий прогрес.
DOI: 10.1126/sciadv.ado6406