Ученые нашли в сточных водах в Австрии целую «семью» гигантских вирусов, длина, чьей ДНК выросла до фантастических размеров благодаря привычке «заимствовать» большие сегменты генетического кода у заражаемых организмов, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.
«Это открытие раскрыло эволюцию вирусов совершенно с новой для нас стороны, расширив наши представления о том, как много генов организма-«хозяина» они могут украсть во время своей эволюции. Способность синтезировать белки считается одной из главных черт жизни, и в этом отношении эти новые вирусы гораздо ближе к клеткам, чем любой другой вирус», — рассказывает Евгений Кунин из Национального центра биотехнологичекой информации в Бетесде (США).
За последние десять лет ученые открыли несколько сотен разновидностей крайне необычных вирусов, отличающихся гигантскими размерами – их частицы в десятки раз больше, чем у «обычных вирусов», а их генетический код по своей длине и сложности устройства не уступает тому, как устроена ДНК живых организмов, на которых они паразитируют.
Как показали недавние исследования, некоторые такие «мегавирусы», к примеру, мимивирусы (Acanthamoeba mimivirus), содержат в себе инструкции по сборке различных ферментов, в том числе и белков, защищающих ДНК от повреждений и участвующих в обмене веществ. Как правило, такие вирусы заражают простейшие одноклеточные организмы, и играют важную роль в регуляции их численности.
Кунин и его коллеги открыли целое семейство подобных вирусов, устройство, чьей ДНК заставило ученых сравнивать их с чудищем Франкенштейна из романа Мэри Шелли, в относительно необычной среде – в очистных сооружениях канализации города Клостернойбург, куда стекаются нечистоты со всех жилых домов и промышленных предприятий.
Изучая обрывки ДНК, которые находились в пробах воды из этого отстойника, биологи нашли в них следы геномов не азотофиксирующих бактерий, которых они ожидали увидеть, а четырех крайне странных, но похожих друг на друга мегавирусов, состоявших из обрывков генома самых разнородных организмов.
Как рассказывают исследователи, ДНК самого крупного из них, Klosneuvirus, содержал в себе гены, необходимые для манипулирования фактически всеми ключевыми аминокислотами, и, если бы этот вирус был бы живым, он почти смог бы самостоятельно функционировать и собирать белковые молекулы без помощи клетки-хозяина.
Длина генома этого вируса была в несколько раз больше, чем у JCVI-syn3.0, синтетической бактерии с самой короткой ДНК. В его геноме содержится 1,57 миллиона «букв» — нуклеотидов, тогда как у микроба их всего 531 тысяча. У других вирусов, получивших имена Catovirus, Hokovirus, Indivirus, размеры генома были заметно скромнее, но они все равно были больше, чем у большинства других вирусов и JCVI-syn3.0.
Главной особенностью всех этих четырех «франкенштейнов», как у творения Виктора Франкенштейна из романа Шелли, было то, что все они состояли из крайне разнородных частей, когда-то принадлежавших различным организмам. Тем не менее, все они приходились друг другу близкими родственниками и происходили от одного предка.
Как объясняет Кунин, эта особенность клостернойвирусов, как назвали их ученые, позволяет разрешить спор об эволюции мимивирусов, о чем ученые спорили на протяжении всего времени, прошедшего с момента их открытия.
Дело в том, что сложная структура ДНК мимивирусов, наличие у них генов, кодирующих ферменты, и другие сходства с клетками заставили многих биологов считать, что эти мега-вирусы могут быть продуктом эволюции древних клеток-паразитов, потерявших способность к самостоятельной жизни.
«Франкенштейновское» устройство клостернойвирусов опровергает эту гипотезу, так как в таком случае все четыре вируса, открытых Куниным и его коллегами, состояли бы из одинаковых, а не разнородных кусков ДНК, украденных у разных водорослей и амеб. Соответственно, можно говорить, что мега-вирусы приобрели свой текущий причудливый вид, постепенно «воруя» ДНК у тех организмов, на которых они паразитировали во время своей эволюции.
