Гигантски вируси предизвикват понятието живот

Новооткрит гигантски вирус (Tupanvirus), с масивни геноми и най-пълния набор за изграждане на протеини наблюдаван във вирусния свят, възобновява дебатите за произхода на вирусите като цяло.

В продължение на десетилетия, определението за вирус се лута между живота и неживота, въпреки че не би трябвало да е толкова трудно за разграничаване. Характерните особености, а именно малкият им размер, малките геноми и паразитната зависимост от клетъчните гостоприемници, ги отличават от всички останали живи организми. Но всичко това става далеч по-загадъчно – особено след откриването на първия гигантски вирус през 2003 г., който беше толкова голям, че първоначално изследователите смятаха, че са открили бактерия.

Известни са няколко семейства гигантски вируси и някои от тях разполагат с повече от 1 000 гена; един от тях има 2 500. За сравнение, някои малки вируси имат само четири гена, като включват и тези, които участват в транслацията за синтез на протеини – откритие, което шокира учените.

„Изглежда, че гигантските вируси са толкова сложни, колкото и живите организми“, казва Чантал Абергел, еволюционен биолог в университета Aix-Marseille, Франция.

Това заключение бе потвърдено в началото на годината, когато учени съобщиха, че са открили два вида гигантски (амебни) вируса в Бразилия, наречени тупанвируси. Тупанвирусите са поразителни, но не само защото притежават дълги опашки: те притежават най-пълния набор от свързани с транслацията гени, включително тези за всичките 20 ензима, които определят специфичността на генетичния код. Единствените компоненти, които липсват, са пълните рибозомни гени. Но тупанвирусите не са единствените: миналата година например изследователите публикуваха анализ на различна група нови гигантски вируси, наречени klosneuviruses, които също се оказаха с богат апарат за кодиране на протеини.

Тези открития предизвикат дебат сред учените за това кога и как са се развили гигантските вируси. В момента цялата вирусна еволюция е неясна: различните групи вируси вероятно са имали много различен произход. Някои може да са „избягали“ от клетъчните геноми, докато други са се развили директно от първичната супа.

Гигантските вируси могат да ни помогнат да научим повече за това как вирусите работят и се развиват, но дори техният произход и еволюционен път са неясни. Едната страна твърди, че гигантските вируси са еволюирали от по-малки вируси преди повече от два милиарда години, чрез присвояване на гени в процеси като хоризонтален генен трансфер и генно дублиране. Други твърдят, че вирусите са били големи в самото начало и дори може да са били автономни организми, преди да загубят гените, от които не се нуждаят, и да достигнат разнообразието, което виждаме днес.

Причината за разделението се дължи на факта, че някои от гените на гигантските вируси са свързани с тези, които се намират в други клетъчни организми от дървото на живота – архибактерии, бактерии и еукариоти, докато други изглеждат напълно различни от всичко останало. Тридесет процента от генома на тупанвирусите попадат в последната категория, а при други вируси тази фракция е още по-голяма.

Снимка на гигантски вируси под микроскоп. Този електронен микрограф разкрива структурата на тупанвирусите в напречно сечение. Всяка вирусна частица има изключително дълга цилиндрична опашка и полиедрална капсула, която съдържа огромния геном. Малки фибри покриват повърхността му. (Център за микроскопия на UFMG, Бразилия).

„Тупановирусът, както и повечето гигантски вируси, носят повече въпроси, отколкото отговори“, казва Йонатас Абрахао, микробиолог във Федералния университет в Минас Гераис в Бразилия, водещ автор на проучването. „Откритие ще подхранва по-нататъшното разискване за произхода на гигантските вируси и какви са връзките между вирусите и техните гостоприемници, от еволюционна гледна точка.“

Ако всички гигантски вируси се окажат близки по техните трансмисионни гени, които са уникални за групата, това би означавало, че те имат голям общ предшественик, древен вирус, който се е разнообразил в течение на времето. Това би подкрепило идеята, че гигантските вируси произхождат от големи организми и съставляват свой собствен животински домейн. Според Абергел, произхода на живота свидетелства за съвместни протоклетки, които използват различни стратегии за оцеляване. Тези клетки, които се окажат доминиращи, оборудвани с напълно оперативни преводни механизми, принуждават предците на гигантските вируси да станат паразитни, за да не бъдат напълно унищожени.

Но вместо да откриваме гени и протеини със същата еволюционна история, „ние получаваме смесена картина.“ Няколко от компонентите на транслацията са широко разпространени сред гигантските вируси, но много от тях присъстват само в няколко вида и са тясно свързани с еукариотите. Това може да означава, че вирусите произхождат от малки, мобилни генетични елементи. С течение на времето, тъй като те заразяват различни хостове, биха се обогатили с нови гени, които да включат в своя транслационен репертоар.

Изследвания, публикувани миналата година, подкрепят този възглед. Вирусът изглежда губи някои от своите гени, тъй като се адаптира към гостоприемника, който използва различен апарат за транслация.

„Това показва как тези вируси са станали толкова големи“, обяснява Дийг, „който подкрепя идеята, че машините за транслация са дошли отвън, и не принадлежат на на четвърти биологичен вид.“

Междувременно класификацията на вирусите остава неясна. Тупанвирусите изглежда много малко зависят от техните гостоприемници, а други вируси, според друго изследване, дори кодират рибозомни протеини. „Пропастта между клетъчните организми и вирусите започва да се затваря“, казва Дийг. „Което отново ни връща на въпроса: какво е вирусът и какво е животът?“

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *