Древние вирусы обнаружены в ДНК симбионтов кораллов
Международная группа морских биологов обнаружила остатки древних РНК-вирусов, встроенные в ДНК симбиотических организмов, живущих внутри рифообразующих кораллов.
Фрагменты РНК принадлежат вирусам, которые инфицировали симбионтов ещё 160 миллионов лет назад. Открытие описано в исследовании с открытым доступом, опубликованном на этой неделе в Communications Biology, и может помочь учёным понять, как кораллы и их партнёры противостоят вирусным инфекциям сегодня. Это было неожиданной находкой, поскольку большинство РНК-вирусов не известны способностью встраиваться в ДНК инфицируемых организмов.
Исследование показало, что эндогенные вирусные элементы (EVE) широко представлены в геномах симбионтов кораллов. Эти одноклеточные водоросли, известные как динофлагелляты, живут внутри кораллов и придают им яркую окраску. Открытие EVE подтверждает недавние наблюдения, что вирусы, не являющиеся ретровирусами, также могут интегрировать фрагменты своего генетического кода в геномы хозяев.
«Так почему же он туда попал? — задаётся вопросом соавтор исследования Адриенн Корреа из Университета Райса. — Это могла быть просто случайность, но люди начинают обнаруживать, что такие "случайности" происходят чаще, чем считали учёные ранее, и они были найдены у самых разных хозяев — от летучих мышей до муравьёв, растений и водорослей».
Тот факт, что РНК-вирус вообще обнаружен в симбионтах кораллов, также стал неожиданностью.
«Именно это сделало проект таким интересным для меня, — сказал ведущий автор исследования Алекс Веглия, аспирант исследовательской группы Корреа. — Исходя из того, что мы знаем, для этого вируса нет никаких причин находиться в геноме симбионтов».
В исследовании, которое возглавили Корреа, Веглия и два учёных из Университета штата Орегон, участвовали постдок Каля Бистолас и морской эколог Ребекка Вега Тербер. Работа даёт подсказки, которые могут помочь учёным лучше понять экологическое и экономическое влияние вирусов на здоровье рифов.
Исследователи не обнаружили EVE от РНК-вирусов в образцах профильтрованной морской воды или в геномах каменистых кораллов, гидрокораллов или медуз, не содержащих динофлагеллят. Однако EVE были повсеместно распространены в симбионтах кораллов, собранных на десятках участков коралловых рифов. Это означает, что патогенные вирусы были — и, вероятно, остаются — разборчивы в выборе хозяев.
«На планете существует огромное разнообразие вирусов, — сказала Корреа, доцент биологических наук. — О некоторых мы много знаем, но большинство вирусов не охарактеризованы. Мы можем их обнаружить, но не знаем, кто служит их хозяевами».
Она отметила, что вирусы, включая ретровирусы, имеют множество способов репликации путём заражения хозяев. «Одна из причин, почему наше исследование интересно, заключается в том, что этот РНК-вирус не является ретровирусом, — сказала Корреа. — Исходя из этого, вы не ожидали бы, что он интегрируется в ДНК хозяина.
«В течение нескольких лет мы наблюдали множество вирусов в колониях кораллов, но было трудно сказать наверняка, кого именно они заражают, — сказала Корреа. — Так что это, вероятно, лучшая и наиболее конкретная информация, которая у нас есть о реальном хозяине вируса, ассоциированного с коралловой колонией. Теперь мы можем начать задаваться вопросом, почему симбионт сохраняет эту ДНК или часть генома. Почему она не была утеряна давным-давно?»
Открытие того, что EVE сохранялись миллионы лет, позволяет предположить, что они могут быть каким-то образом полезны для симбионтов кораллов и что существует некий механизм, управляющий геномной интеграцией EVE.
«Есть много направлений, которые мы можем исследовать дальше, например, используются ли эти элементы для противовирусных механизмов внутри динофлагеллят и как они, вероятно, влияют на здоровье рифов, особенно по мере потепления океанов», — сказал Веглия.
«Если мы имеем дело с повышением температуры морской воды, более вероятно ли, что виды Symbiodiniaceae будут содержать этот эндогенный вирусный элемент? Улучшает ли наличие EVE в их геномах их шансы на борьбу с инфекциями от современных РНК-вирусов?» — задаётся он вопросом.
«В другой статье мы показали, что при тепловом стрессе у кораллов увеличивается количество РНК-вирусных инфекций. Так что здесь много взаимосвязанных частей. И это ещё один хороший кусочек этой головоломки».
Корреа сказала: «Мы не можем предполагать, что этот вирус оказывает негативное влияние. Но в то же время кажется, что он становится более продуктивным в условиях температурного стресса».