Вирусы-археофаги проливают свет на происхождение сложной жизни

Впервые обнаружены вирусы, заражающие группу микробов, которая может включать предков всей сложной жизни. Открытие, сделанное исследователями из Техасского университета в Остине и опубликованное в Nature Microbiology, даёт новые ключи к пониманию происхождения сложных организмов и поддерживает гипотезу о том, что вирусы были важны для эволюции человека и других эукариот.

Гипотеза слияния и роль вирусов

Существует хорошо обоснованная гипотеза, что все сложные формы жизни (эукариоты) — от людей до деревьев — возникли в результате слияния архей и бактерий. Согласно последним данным, первыми эукариотами были прямые потомки так называемых архей Asgard. Новое исследование лаборатории Бретта Бейкера показывает, что вирусы также могли сыграть роль в этой миллиардолетней истории.

«Это исследование открывает дверь для лучшего понимания происхождения эукариот и роли вирусов в экологии и эволюции архей Asgard», — сказал ведущий автор Ян Рамбо. — «Существует гипотеза, что вирусы могли способствовать возникновению сложной клеточной жизни».

Речь идёт о горячо обсуждаемой гипотезе вирусного эукариогенеза, предполагающей, что вирусы, наряду с бактериями и археями, внесли свой генетический вклад в развитие эукариот. Новое открытие не ставит точку в споре, но предлагает интригующие подсказки.

Уникальные черты новых вирусов

Обнаруженные вирусы, заражающие современных архей Asgard, обладают некоторыми чертами, сходными с вирусами эукариот:

• Способность копировать собственную ДНК.
• Умение «захватывать» системы модификации белков своего хозяина.

Эти вирусы уникальны: они демонстрируют характеристики как вирусов эукариот, так и прокариот (организмов без ядра), но при этом не похожи полностью ни на те, ни на другие.

«Самое захватывающее — это совершенно новые типы вирусов, непохожие на те, что мы видели раньше у архей и эукариот, заражающие наших микробных родственников», — отметил Бретт Бейкер, доцент морских наук и интегративной биологии, автор-корреспондент исследования.

Как нашли «стелс-вирусы»

Археи Asgard, вероятно, появившиеся более 2 миллиардов лет назад, до сих пор обитают в глубоководных отложениях и горячих источниках по всему миру, но лишь один их штамм удалось вырастить в лаборатории. Для их изучения учёные собирают генетический материал из окружающей среды и собирают геномы.

В этой работе исследователи просканировали геномы Asgard в поисках повторяющихся участков ДНК — CRISPR-массивов. Они содержат фрагменты вирусной ДНК, которые можно точно сопоставить с вирусами, ранее заражавшими этих микробов. Эти генетические «отпечатки пальцев» позволили выявить скрытых вирусных захватчиков, поражающих организмы, сыгравшие ключевую роль в происхождении эукариот.

«Мы начинаем понимать значение и роль, которую вирусы могли сыграть в загадке эукариогенеза», — заключила соавтор работы Валери Де Анда.