Objav pozostatkov starovekého obrovského vírusu poskytuje nové informácie o pôvode zložitého života

Mikroorganizmy odhaľujú, ako naši jednobunkoví predchodcovia začlenili vírusovú DNA do svojich genómov.

Vedci objavili v genóme jednobunkového organizmu Amoebidium pozostatky starých obrovských vírusov, čo naznačuje, že takéto vírusové sekvencie mohli zohrať úlohu vo vývoji zložitých foriem života. Štúdia vrhá svetlo na dynamický vzťah medzi vírusmi a ich hostiteľmi, ako aj na ľudskú genetiku.

Nová štúdia zverejnená v r odhalila prekvapivý zvrat v evolučnej histórii zložitého života. pokrok vedyVedci z Queen Mary University of London zistili, že genetický kód jednobunkového organizmu úzko súvisiaceho so zvieratami obsahuje zvyšky starovekého obrovského vírusu. Tento objav poskytuje pohľad na to, ako zložité organizmy mohli získať niektoré zo svojich génov, a zdôrazňuje dynamickú súhru medzi vírusmi a ich hostiteľmi.

Štúdia sa zamerala na mikrób s názvom Amoebidium, jednobunkový parazit vyskytujúci sa v sladkovodnom prostredí. Analýzou genómu Amoebidia výskumníci pod vedením Dr. Alexa de Mendoza Solera, docenta na Queen Mary's School of Biological and Behavioral Sciences, zistili prekvapivé množstvo genetického materiálu pochádzajúceho z obrovských vírusov – niektorých z najväčších vírusov, ktoré veda pozná. Tieto vírusové sekvencie boli vysoko metylované, chemická značka, ktorá často umlčuje gény.

„Je to ako nájsť trójske kone skryté vo vnútri Amoebidia dna„Tieto vírusové vstupy sú potenciálne škodlivé, ale Amoebidium ich drží pod kontrolou tým, že ich chemicky umlčí,“ vysvetľuje Dr. de Mendoza Soler.

Mikrób Amoebidium appalachens prechádza svojím vývojovým životným cyklom v laboratóriu. Jadrá vo vnútri bunky sa delia až do zrelosti (približne 40 hodín na videu), keď sa z každého jadra stane jedna bunka a kolónia sa rozpadne, aby sa vytvorilo potomstvo. Poďakovanie: Alex de Mendoza

Prebiehajúci výskum a dôsledky

Vedci potom skúmali, aký rozšírený môže byť tento jav. Porovnali genómy niekoľkých izolátov amoebídia a zistili významné rozdiely vo vírusovom obsahu. To naznačuje, že proces vírusovej integrácie a pokoja je nepretržitý a dynamický.

„Tieto zistenia spochybňujú naše chápanie vzťahu medzi vírusmi a ich hostiteľmi,“ hovorí Dr. de Mendoza Soler. „Vírusy sa tradične považujú za votrelcov, ale táto štúdia naznačuje zložitejší príbeh. Inzercia vírusov mohla zohrať úlohu vo vývoji zložitých organizmov tým, že im poskytla nové gény. A títo votrelci To sa dá dosiahnuť chemickou kontrolou DNA.“ .“

Bunky Amoebidium appalachens zafarbené na DNA (modro, zobrazujúce jadro) a aktín (zeleno), zvýraznenie bunkovej membrány v štádiu celularizácie kolónie. Poďakovanie: Alex de Mendoza

Okrem toho zistenia v Amoebidiu ponúkajú zaujímavé paralely k tomu, ako naše vlastné genómy interagujú s vírusmi. Podobne ako Amoebidium, aj ľudia a iné cicavce majú vo svojej DNA integrované zvyšky starých vírusov, nazývaných endogénne retrovírusy. Hoci sa tieto zvyšky predtým považovali za neaktívnu „nevyžiadanú DNA“, niektoré môžu byť teraz prospešné. Avšak na rozdiel od obrovských vírusov nájdených v Amoebidiu sú endogénne retrovírusy oveľa menšie a ľudský genóm je oveľa väčší. Budúci výskum môže preskúmať tieto podobnosti a rozdiely, aby pochopil komplexnú súhru medzi vírusmi a zložitými formami života.

Odkaz: „Metylácia DNA umožňuje opakovanú endogenizáciu obrovských vírusov na zvieracieho príbuzného“ Luke A. Surrey, Iyana V. Kim, Vladimir Ovchinnikov, Marine Olivetta, Hiroshi Suga, Omaya Dudin, Ernu Sebe-Pedros a Alex de Mendoza, 12. júla 2024, pokrok vedy,
DOI: 10.1126/sciadv.ado6406