Ushikuvirus: Новый гигантский вирус может пролить свет на происхождение жизни
Происхождение жизни на Земле становится ещё более захватывающим и сложным по мере изучения загадочного мира вирусов. Эти микроскопические сущности, предположительно существующие с момента появления первых живых клеток, сильно отличаются от других форм жизни. Состоя только из генетического материала, они не способны синтезировать белки, необходимые для клеточной активности и самой жизни.
Учёные давно пытаются раскрыть происхождение вирусов, их эволюцию и место в общепринятом древе жизни. Профессор Масахару Такэмура из Токийского университета науки (TUS) находится на передовой этих исследований.
В 2001 году он, наряду с доктором Филипом Беллом из Университета Маккуори, независимо предложил теорию происхождения вирусов из клеточного ядра, также известную как вирусная эукариогенезис (термин, введённый доктором Беллом).
Согласно этой гипотезе, ядро эукариотических клеток (клеток с мембраносвязанным ядром) произошло от крупного ДНК-вируса (например, поксвируса), который инфицировал архейного предка. Вместо уничтожения хозяина вирус установил долгосрочное присутствие в цитоплазме и со временем приобрел от хозяина необходимые гены, превратившись в то, что мы сейчас называем ядром. Это предполагает, что вирусы могли сыграть основополагающую роль в возникновении жизни.
Гигантские вирусы и эволюционные связи
Ключевыми для этой идеи сегодня являются гигантские ДНК-содержащие вирусы, обнаруженные в 2003 году. При инфицировании клеток они образуют внутри хозяина специализированные структуры — вирусные фабрики. Некоторые из этих фабрик окружены мембраной, подобно клеточному ядру, где происходит репликация ДНК, что указывает на эволюционную связь между вирусами и сложными клетками.
В последние годы были открыты новые типы ДНК-вирусов, включая представителей семейства Mamonoviridae, инфицирующих акантамебу, и родственный clandestinovirus, инфицирующий вермамебу.
В совместном исследовании, опубликованном в Journal of Virology, профессор Такэмура с коллегами из Национального института естественных наук (NINS) Японии сообщают об открытии ещё одного гигантского ДНК-вируса, инфицирующего амёбу. Вирус назван ushikuvirus в честь озера Усику в префектуре Ибараки, где он был выделен. Это открытие предоставляет дополнительные доказательства в пользу гипотезы происхождения ядра от вируса.
Открытие и значение ushikuvirus
Гигантские вирусы повсеместно присутствуют в окружающей среде, но их выделение остаётся сложной задачей. Новый ushikuvirus инфицирует вермамебу, как и clandestinovirus, и морфологически похож на представителей семейства Mamonoviridae, в частности на род Medusavirus, который характеризуется икосаэдрической формой и многочисленными короткими шипами на поверхности капсида.
Однако у ushikuvirus есть отличительные черты:
- Он вызывает специфический цитопатический эффект, заставляя клетки хозяина-вермамебы вырастать до необычно больших размеров.
- Он обладает множественными шиповидными структурами с уникальными "колпачками" на поверхности капсида, некоторые из которых имеют нитевидные продолжения, не встречающиеся у медузавирусов.
- В отличие от медузавирусов и clandestinovirus, которые реплицируются внутри неповреждённого ядра хозяина, ushikuvirus разрушает ядерную мембрану для производства вирусных частиц.
Это указывает на филогенетическую связь между семейством Mamonoviridae, использующим неповреждённое ядро как вирусную фабрику, и гигантскими вирусами вроде пандоравируса, разрушающими ядерную мембрану для репликации. Исследователи полагают, что эти различия могли развиться как адаптация к хозяевам.
Значение для эволюции и здоровья
"Открытие нового родственного Mamonoviridae вируса 'ushikuvirus' с другим хозяином, как ожидается, расширит знания и стимулирует дискуссию об эволюции и филогении этого семейства. В результате мы сможем приблизиться к разгадкам эволюции эукариотических организмов и тайн гигантских вирусов", — говорит профессор Такэмура.
Открытие этих вирусов, инфицирующих амёб, может иметь практическое значение для здравоохранения. Поскольку некоторые виды Acanthamoeba могут вызывать такие заболевания, как амёбный энцефалит, понимание того, как гигантские вирусы инфицируют и уничтожают амёб, в будущем может помочь учёным разработать новые стратегии профилактики и лечения подобных инфекций.