У новому дослідженні дослідники виявили ДНК понад 30 000 вірусів, вбудованих у геноми різних одноклітинних мікробів. Вони пояснюють, що вірусна ДНК може дозволити клітині-господарю відтворювати повні функціональні віруси.
«Ми були дуже здивовані тим, скільки вірусів ми знайшли під час цього аналізу», — каже провідний автор Крістофер Беллас, еколог, який вивчає віруси в університеті Інсбрука в Австрії. «У деяких випадках виявилося, що до 10 відсотків ДНК мікроба складаються з прихованих вірусів».
Дослідники кажуть, що ці віруси, здається, не хворіють на своїх господарів, і вони можуть бути корисними. Деякі з нових вірусів нагадують вірофаги, тип вірусу, який інфікує інші патогенні віруси, намагаючись заразити клітину-хазяїна.
«Чому так багато вірусів знайдено в геномах мікробів, поки що не ясно», — каже Беллас . «Наша найсильніша гіпотеза полягає в тому, що вони захищають клітину від зараження небезпечними вірусами».
Життя на Землі означає боротьбу з вірусами, найпоширенішими біологічними істотами на планеті, які спільно заражають усі форми життя. Вони дуже різноманітні, використовують багато різних тактик, щоб використовувати своїх клітинних господарів.
Незалежно від семантичних дискусій про те, чи живі віруси, вони безумовно впроваджуються в життя інших живих істот. Деякі навіть реплікуються, додаючи свою ДНК до клітини-господаря та стаючи частиною її геному.
Коли це відбувається в статевій клітині, це може призвести до ендогенних вірусних елементів (EVE) або вірусної ДНК, що передається від одного покоління до наступного у виді господаря.
Вчені знайшли EVE у багатьох організмах, включаючи тварин, рослини та гриби. Наприклад, ссавці несуть у своїй ДНК різні вірусні фрагменти, а приблизно 8 відсотків геному людини складається з ДНК давніх вірусних інфекцій.
Автори дослідження пояснюють, що більшість із них більше не функціонують і вважаються «геномними копалинами». Дослідження показують, що EVE можуть бути адаптивними для людей та інших організмів, однак, можливо, допомагаючи відбиватися від сучасних вірусів.
Це вірно для багатьох одноклітинних еукаріотів, відзначають дослідники, відзначаючи, що ці мікроби зазвичай інфікуються та гинуть гігантськими вірусами.
Якщо вірофаг уже живе в клітині-господарі, він може перепрограмувати гігантський вірус для створення вірофагів замість самовідтворення, потенційно врятувавши господаря.
Згідно з новим дослідженням, ДНК нещодавно відкритих вірусів схожа на ДНК вірофагів, що свідчить про те, що мікроби можуть користуватися певним захистом від гігантських вірусів завдяки «вбудованим» вірусам, які знаходяться в їхніх геномах.
Дослідники пишуть, що вивчення EVE досі було зосереджено в основному на тваринах і рослинах, приділяючи мало уваги протистам – будь-яким еукаріотичним організмам, які не є тваринами, рослинами чи грибами – хоча вони представляють більшість еукаріотичного біорізноманіття на Землі.
Виявлення тисяч нових вірусів, прихованих у ДНК мікробів, не було початковою метою для Белласа та його колег, які планували вивчити нову групу вірусів, знайдених у водах Госсенкьоллезе, альпійського озера в австрійській землі Тіроль.
«Спочатку за допомогою нашого дослідження ми хотіли знайти походження нових «Полінтоноподібних вірусів», — каже Беллас.
«Однак ми не знали, які організми зазвичай інфіковані цими вірусами. Тому ми провели масштабне дослідження, щоб перевірити всі мікроби, чиї послідовності ДНК відомі».
Для цього вони звернулися за допомогою до Leo, високопродуктивного комп’ютерного кластера в університеті Інсбрука, який може ефективно аналізувати величезні обсяги даних.
Помітивши гени вірофагів та інших вірусів у багатьох геномах мікробів, дослідники вирішили продовжити дослідження, використовуючи Leo для системного аналізу всіх загальнодоступних проектів геномів протистів.
Вони виявили, що EVE «приховані в повторюваних, важко зібраних областях одноклітинних еукаріотичних геномів», пишуть вони, зазначаючи, що тисячі інтегрованих вірусів у деяких видах припускають, що віруси складають значну, раніше нерозпізнану частину геномів протистів.
Дослідження також виявило докази того, що багато протистичних EVE є не просто геномними копалинами, а функціональними вірусами, пишуть дослідники, «що свідчить про те, що різноманітні масиви цих елементів можуть бути частиною антивірусної системи хоста».
Дослідження було опубліковано в Proceedings of the National Academy of Sciences.
