Японские ученые обнаружили вирус, разрушающий ядро: новая ветвь жизни?

История исследования началась с обычных образцов воды, собранных в реке. Однако выделение furtivovirus оказалось непростой задачей, поскольку в пробах доминировали значительно более быстрые вирусы. Только благодаря настойчивости ученых, в частности вирусолога Масахару Такемура, удалось идентифицировать таинственного «обитателя» реки.

Furtivovirus, как и все гигантские вирусы, имеет чрезвычайно большой и сложный геном. Для сравнения, его геном насчитывает 560 176 пар оснований и содержит более 650 белковых кодирующих последовательностей, что значительно больше, чем у многих бактерий. Эти характеристики заставили ученых задуматься над его местом в «древе жизни».

Больше всего исследователей поразила уникальная стратегия размножения вируса. Если большинство гигантских вирусов либо сохраняют ядро клетки-хозяина целым, реплицируясь в нем, либо полностью разрушают его оболочку, то furtivovirus выбрал промежуточный путь. Он проникает в амебу Vermamoeba vermiformis, которая является его хозяином, разрушает мембрану ядра, но не рассеивает его содержимое. Вместо этого вирус начинает копировать себя в остатках ядерной жидкости – нуклеоплазме, используя клеточные механизмы.

Электронная микроскопия позволила детально изучить этот процесс. Оказалось, что пустые оболочки вируса (капсиды) сначала формируются в цитоплазме, после чего мигрируют к разрушенному ядру, где и заполняются генетическим материалом. Этот механизм никогда ранее не наблюдался у гигантских вирусов, что делает furtivovirus уникальным переходным звеном между различными группами вирусов.

Анализ ДНК показал, что furtivovirus является недостающим звеном между двумя группами гигантских вирусов, которые ранее считались слишком разными. Из-за значительных различий в размере генома и методах репродукции, ученые предложили выделить этот вирус и его сородичей в отдельное вирусное семейство под названием Manesviridae. Это название отсылает к «Манам» – духам умерших в древнеримской мифологии, подчеркивая «призрачную» природу этих вирусов, которые дают о себе знать только после гибели клеток от других инфекций.

Гигантские вирусы давно вызывают интерес у ученых, поскольку их сложные геномы позволяют предполагать, что они могут быть «утерянным фрагментом» эволюции жизни. Существует гипотеза, что миллиарды лет назад именно древние гигантские вирусы могли сыграть ключевую роль в появлении клеточного ядра — структуры, которая отличает сложные организмы, такие как растения, животные и люди, от бактерий. Это открытие предоставляет дополнительные аргументы в пользу теории, что ядро могло возникнуть как защитный механизм материала от вирусных вторжений, или даже быть своеобразным «одомашненным» вирусом.

По словам исследователей, furtivovirus демонстрирует возможный эволюционный путь между различными стратегиями взаимодействия вирусов с клеточным ядром. Это открытие помогает лучше понять, как вирусы могут изменяться и адаптироваться к новым условиям, расширяя или сокращая свои геномы в зависимости от среды и способа размножения. Это подчеркивает, что мы еще многого не знаем о мире вирусов, и в природе может существовать множество других форм жизни, которые способны изменить наши представления об эволюции и происхождении клеток.

«Если мы сможем понять, как взаимодействуют и развиваются вместе гигантские вирусы и клетки-хозяева, мы сможем получить новое понимание значения вирусов как живых организмов и того, как мы можем с ними сосуществовать», — прокомментировал вирусолог из Токийского научного университета Масахару Такемура.

«Это открытие подчеркивает сложность эволюции генома, демонстрируя, что гигантские вирусы могут расширять свой общий размер генома, чтобы адаптироваться к неопределенной среде», — отметили исследователи в своей научной работе, опубликованной в журнале Journal of Virology.

Открытие furtivovirus стало еще одним напоминанием о том, как мало человечество знает о мире вирусов. Это исследование не только расширяет наши знания о вирусологии, но и предлагает новый взгляд на возможные пути эволюции, приведшие к возникновению сложной жизни на Земле. Дальнейшие исследования этого уникального вируса могут принести новые ответы на фундаментальные вопросы происхождения и эволюции жизни.