Обнаружение останков древних гигантских вирусов дает новые подсказки о происхождении сложной жизни

Микроорганизмы показывают, как наши одноклеточные предки интегрировали вирусную ДНК в свои геномы.

Исследователи обнаружили остатки древних гигантских вирусов в геноме амипидиума, одноклеточного организма, предполагая, что такие вирусные последовательности могли играть роль в эволюции сложных форм жизни. Это исследование подчеркивает динамические взаимоотношения между вирусами и их хозяевами, а также отражает генетику человека.

Удивительный сдвиг в истории эволюции сложной жизни был обнаружен в новом исследовании, опубликованном в журнале Научный прогрессИсследователи из Лондонского университета Королевы Марии обнаружили, что одноклеточный организм, тесно связанный с животными, содержит в своем генетическом коде остатки древних гигантских вирусов. Это открытие дает представление о том, как сложные организмы приобретают некоторые из своих генов, и подчеркивает динамическое взаимодействие между вирусами и их хозяевами.

Исследование было сосредоточено на микробе под названием Amoebidium, одноклеточном паразите, обитающем в пресноводной среде. Анализируя геном амебидиума, исследователи под руководством доктора Алекса де Мендосы Солера, старшего преподавателя Школы биологических и поведенческих наук королевы Марии, обнаружили удивительное изобилие генетического материала, происходящего от гигантских вирусов — одних из крупнейших вирусов, известных науке. Эти вирусные последовательности были сильно метилированы — химический маркер, который часто заставляет гены замолчать.

«Это все равно, что найти троянцев, скрывающихся внутри амбидиума». ДНК«Эти вирусные добавки потенциально вредны, но амибидий, по-видимому, сдерживает их, химически подавляя», — говорит доктор де Мендоса-Солер.

Микроб Amoebidium appalachense проходит жизненный цикл развития в лаборатории. Ядра делятся внутри клетки до тех пор, пока не созреют (на видео около 40 часов), когда каждое ядро ​​становится отдельной клеткой и колония распадается, давая начало потомству. Фото предоставлено: Алекс де Мендоса

Текущие исследования и последствия

Далее исследователи исследовали распространенность этого явления. Они сравнили геномы нескольких изолятов Amybidium и обнаружили значительные различия в вирусном содержании. Это говорит о том, что процесс интеграции и подавления вируса является постоянным и динамичным.

«Эти результаты бросают вызов нашему пониманию взаимоотношений между вирусами и их хозяевами», — говорит доктор де Мендоса Солер. «Традиционно вирусы рассматриваются как захватчики, но это исследование предполагает, что в этом могла сыграть роль более сложная история. эволюция сложных организмов путем предоставления им новых генов. «Это возможно благодаря химическому укрощению ДНК этих захватчиков».

Клетки Amybidium apalachians окрашены на ДНК (синий цвет, показывающий ядро) и актин (зеленый цвет), подчеркивающий клеточные мембраны на этапе формирования клеток в колонии. Авторское право: Алекс де Мендоса

Более того, результаты исследователей Amoebidium предлагают интересные параллели с тем, как наши геномы взаимодействуют с вирусами. Подобно амебидиям, люди и другие млекопитающие имеют в своей ДНК остатки древних вирусов, называемых эндогенными ретровирусами. Раньше считалось, что эти остатки представляют собой «неактивную ДНК», но теперь некоторые из них могут оказаться полезными. Однако в отличие от гигантских вирусов, обнаруженных у Amoebidium, эндогенные ретровирусы гораздо меньше, а геном человека гораздо больше. Будущие исследования могут изучить эти сходства и различия, чтобы понять сложное взаимодействие между вирусами и сложными формами жизни.

Ссылка: «Метилирование ДНК обеспечивает повторяющееся инбридинг гигантских вирусов у родственников животных», Люк А. Сари и Яна Ф. Ким, Владимир Овчинников, Марин Оливета, Хироши Суга, Омая Додин, Арнау Сепе Педрос и Алекс де Мендоса, 12 июля 2024 г., Научный прогресс.
DOI: 10.1126/sciadv.ado6406.