Ученые обнаружили 30 000 новых вирусов, скрывающихся в ДНК микробов
Анализируя геномы одноклеточных микробов, группа исследователей сделала поразительное открытие: в ДНК микробов были «спрятаны» тысячи ранее неизвестных вирусов. Всего ученые обнаружили ДНК более чем 30 000 вирусов, встроенных в геномы различных одноклеточных микробов, сообщают они в новом исследовании, которое было опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Они объясняют, что вирусная ДНК может позволить клетке-хозяину воспроизводить полные, функциональные вирусы.
«Мы были очень удивлены тем, сколько вирусов мы обнаружили с помощью этого анализа. В некоторых случаях оказалось, что до 10 процентов ДНК микроба состоит из скрытых вирусов», - сказал ведущий автор исследования Кристофер Беллас из Университета Инсбрука в Австрии.
Исследователи говорят, что эти вирусы не вызывают отторжения у их носителей, и они даже могут быть полезными. Некоторые из новых вирусов напоминают вирофаги, тип вируса, который заражает другие патогенные вирусы, пытаясь заразить свою клетку-хозяина.
«Почему в геномах микробов обнаруживается так много вирусов, пока не ясно», — говорит Беллас. «Наша самая сильная гипотеза состоит в том, что они защищают клетку от заражения опасными вирусами».
Жизнь на Земле означает борьбу с вирусами, самыми многочисленными биологическими существами на планете, коллективно заражающими все формы жизни. Они очень разнообразны и используют множество разных тактик для эксплуатации своих мобильных носителей.
Независимо от семантических споров о том, живы ли вирусы, они, безусловно, встраиваются в жизнь других живых существ. Некоторые даже реплицируются, добавляя свою ДНК к клетке-хозяину и становясь частью ее генома.
Когда это происходит в зародышевой клетке, это может привести к эндогенным вирусным элементам (EVE) или вирусной ДНК, передаваемой от одного поколения к другому у вида-хозяина.
Ученые обнаружили EVE в самых разных организмах, включая животных, растения и грибы. Например, млекопитающие несут в своей ДНК множество вирусных фрагментов, а около 8 процентов генома человека состоит из ДНК древних вирусных инфекций.
Авторы исследования объясняют, что большинство из них больше не работают и считаются «геномными окаменелостями». Исследования показывают, что EVEs могут быть адаптивными для людей и других организмов, возможно, помогая бороться с современными вирусами.
Исследователи отмечают, что это верно для многих одноклеточных эукариот, отмечая, что эти микробы обычно заражаются и убиваются гигантскими вирусами.
Если вирофаг уже обитает в клетке-хозяине, он может перепрограммировать гигантский вирус для создания вирофагов вместо того, чтобы реплицировать себя, потенциально спасая хозяина.
Согласно новому исследованию, ДНК недавно обнаруженных вирусов похожа на ДНК вирофагов, что позволяет предположить, что микробы могут пользоваться некоторой защитой от гигантских вирусов благодаря «встроенным» вирусам, находящимся в их геномах.
Исследователи пишут, что до сих пор изучение EVE было сосредоточено в основном на животных и растениях, уделяя мало внимания протистам — любым эукариотическим организмам, не являющимся животными, растениями или грибами, — хотя они представляют большую часть эукариотического биоразнообразия на Земле.
Обнаружение тысяч новых вирусов, скрытых в ДНК микробов, не было первоначальной целью Белласа и его коллег, которые планировали изучить новую группу вирусов, обнаруженных ими в водах Госсенкельзее, альпийского озера в австрийской земле Тироль.
«Изначально в нашем исследовании мы хотели выяснить происхождение новых «полинтоноподобных вирусов», — говорит Беллас. «Однако мы не знали, какие организмы обычно заражаются этими вирусами. Вот почему мы провели крупномасштабное исследование, чтобы проверить все микробы, последовательности ДНК которых известны».
Для этого они обратились за помощью к высокопроизводительному компьютерному кластеру в Университете Инсбрука, который может эффективно анализировать огромные объемы данных.
Заметив гены вирофагов и других вирусов во многих геномах микробов, исследователи решили продолжить расследование, используя компьютер для систематического анализа всех общедоступных сборок геномов протистов.
Они обнаружили EVE, «спрятанные в повторяющихся, трудно собираемых областях одноклеточных эукариотических геномов», пишут они, отмечая, что тысячи интегрированных вирусов у некоторых видов предполагают, что вирусы составляют значительную, ранее неизвестную полосу геномов протистов.
Исследование также обнаружило доказательства того, что многие EVE-протисты являются не просто геномными окаменелостями, но и функциональными вирусами, пишут исследователи, «что позволяет предположить, что различные массивы этих элементов могут быть частью антивирусной системы хозяина».
