Обмен генами между вирусами и хозяевами движет эволюцией

Первое комплексное исследование горизонтального переноса генов (HGT) между вирусами и эукариотами показывает, что вирусы активно заимствуют гены у своих хозяев для совершенствования процесса заражения, в то время как хозяева, в свою очередь, заимствуют полезные вирусные гены.

HGT — это перемещение генетического материала между различными группами организмов, в отличие от «вертикальной» передачи ДНК от родителя к потомству. Новое исследование, опубликованное в Nature Microbiology, сосредоточено на взаимодействиях между вирусами и эукариотами (животными, растениями, грибами, протистами и большинством водорослей).

Авторы проанализировали перенос генов в геномах сотен видов эукариот и тысяч вирусов. Они выявили множество перенесённых генов и обнаружили, что HGT от эукариот к вирусам происходит в два раза чаще, чем в обратном направлении.

• Вирусы заимствуют гены у хозяев: Особенно активно гены хозяев приобретают вирусы, инфицирующие одноклеточные эукариоты. Изучение функций этих генов позволяет прогнозировать, как вирусы влияют на хозяев во время инфекции.
• Хозяева сохраняют ключевые вирусные гены: Эукариотические организмы сохраняют меньше вирусных генов, но те, что были усвоены, оказали существенное влияние на биологию хозяина в ходе эволюции. Эти гены неоднократно влияли на структуру и форму различных организмов — от клеточных стенок водорослей до тканей животных.

Это указывает на то, что взаимодействия «вирус-хозяин» могли сыграть важную роль в формировании разнообразия жизни.

HGT позволяет генам быстро «перепрыгивать» между видами. Если ген полезен, он может распространиться в популяции и стать её особенностью, приводя к быстрому появлению новых функций.

Хотя такие вирусы, как Зика и коронавирусы, по-видимому, не участвуют в этом типе переноса генов, они часто манипулируют сходными генами в своих хозяевах. Поэтому изучение механизмов таких перенесённых генов может стать новым подходом к пониманию процессов заражения и помочь в разработке лекарств.

«Мы знали, что вирусные гены сыграли роль в эволюции эукариот. Даже у людей есть вирусные гены, важные для нашего развития и работы мозга», — говорит ведущий автор доктор Николас Ирвин.

«Прошлые два года наглядно продемонстрировали разрушительный потенциал вирусов, но наша работа напоминает, что вирусы также способствовали эволюции жизни на Земле», — добавляет он.