Вирусологи сократили пробел в знаниях о неизвестных вирусах амфибий и рептилий
Исследование вирусов, поражающих амфибий и рептилий, сократило пробел в знаниях о вирусах животных, которые до сих пор в основном были сосредоточены на людях и других млекопитающих.
Студентка третьего года Ph.D. Эмма Хардинг, руководившая исследованием, опубликованным в ISME Communications, использовала суперкомпьютер UNSW Katana для анализа петабайтов (миллионов гигабайт) общедоступных данных РНК амфибий и рептилий в поисках новых вирусов, поражающих эти классы животных.
«Мы много знаем о вирусах, которые заражают нас и домашний скот, однако не многие люди исследовали вирусы, заражающие амфибий и рептилий, хотя в мире существует более 18 000 видов», — говорит Хардинг, ведущий автор статьи.
«Мы просмотрели более 200 наборов данных РНК от амфибий и рептилий в поисках свидетельств новых вирусов, которые могут привести к болезни. Мы обнаружили 26 новых вирусов из ряда различных семейств и теперь лучше понимаем, какие вирусы могут заражать этих животных».
В мире существуют миллионы неоткрытых вирусов
Хардинг отмечает, что обнаружение примерно одного нового вируса на десять образцов — чрезвычайно высокая скорость открытия, которая подчеркивает, сколько неоткрытых вирусов находится в окружающей среде. Одним из интересных новых вирусов стал новый вирус Secondpapillomavirinae. До недавнего времени все обнаруженные папилломавирусы (включая HPV — вирус папилломы человека) были тесно связаны в подсемействе Firstpapillomaviridae. Но в 2016 году у рыбы был обнаружен новый вирус, имеющий сходство с папилломавирусами, но с гораздо более простой структурой, чем у других Firstpapillomaviridae.
«На основе этого открытия семейство Papillomaviridae было разделено на Firstpapillomavirinae — всё, обнаруженное до сих пор — и Secondpapillomavirinae, которое содержит этот необычный рыбный вирус», — говорит Хардинг.
«С тех пор были обнаружены фрагменты других вирусов Secondpapillomavirinae, наша лаборатория нашла один в жабе-аге (Rhinella marina), а теперь и в другой жабе в этом исследовании.
«Эта группа Secondpapillomavirinae, вероятно, заражает огромный спектр животных, но мы пока обнаружили лишь первые несколько. Вероятно, эта новая группа содержит сотни неоткрытых вирусов, поэтому мы проложили путь к поиску новых, идентифицировав этих новых членов и поняв их роль в болезнях животных».
Исследование также показало, что вирусы, поражающие герпетов — собирательный термин для амфибий и рептилий — как правило, намного проще, чем те, что эволюционировали для поражения теплокровных животных, таких как птицы и млекопитающие.
«Эти наблюдения помогают нам понять долгосрочную эволюцию вирусов от первобытных существ до млекопитающих и птиц. Мы можем начать рассказывать полную историю эволюции вирусов», — говорит Хардинг.
Руководитель исследовательской группы профессор Питер Уайт говорит: «Если вы думаете о вирусах, начинающихся у относительно простых позвоночных, таких как рыбы, и эволюционирующих через амфибий, рептилий, млекопитающих и далее до людей, важно, чтобы мы понимали это путешествие и то, как вирусы менялись и адаптировались вместе со своими хозяевами. Смотреть на вирусы у млекопитающих — всё равно что смотреть на Boeing 747 и пытаться понять, как выглядел самолёт братьев Райт».
Предотвращение будущих вирусных вспышек
Знания, полученные в ходе исследования, могут помочь людям управлять вирусными вспышками, угрожающими дикой природе. Хардинг говорит, что при вирусной вспышке в дикой природе есть несколько распространённых вирусов, которые подозреваются, но если ни один из них не идентифицирован положительно, это может иметь разрушительные последствия. Недавним примером был вирус, который уничтожил более 90% взрослой популяции черепах реки Беллинджер в северном Новом Южном Уэльсе.
«Черепаха реки Беллинджер почти вымерла в 2015 году из-за неизвестного вируса, который позже был идентифицирован как нидовирус, однако на этот вывод потребовалось более трёх лет — слишком поздно, чтобы помочь черепахам», — говорит Хардинг.
«Такие исследования расширяют наши знания о вирусных семействах и позволяют нам собирать воедино вирусные геномы. Как только у нас появятся геномы, мы сможем разработать диагностические методы для их обнаружения у любого животного. Начиная раскрывать вирусную "тёмную материю", мы улучшаем наши возможности для будущей диагностики вспышек и, в конечном итоге, их исходов».
Хардинг говорит, что она и её коллеги надеются продолжить открывать новые вирусы в австралийской и мировой дикой природе с целью создания базы данных вирусов, которую можно будет использовать во время вирусных вспышек для быстрой идентификации причины.
«Как только мы узнаем общие структуры и закономерности, которые мы видим у вирусов, мы сможем начать обучать алгоритмы машинного обучения для быстрой идентификации, понимания и прогнозирования новых вирусов».