Neuvěřitelný objev virů poskytuje vodítka o složitém původu života

První objev virů, které infikují skupinu mikrobů, které mohou zahrnovat Složitý život předků Vědci z Texaské univerzity v Austinu (UT Austin) byli nalezeni Zpráva v Mikrobiologie přírody. Překvapivý objev poskytuje vzrušující vodítka o původu složitého života a navrhuje nové směry pro zkoumání hypotézy, že viry byly nezbytné pro evoluci lidí a dalších složitých forem života.

Existuje dobře podložená hypotéza, že všechny složité formy života, jako jsou lidé, hvězdice a stromy – které se vyznačují buňkami s jádrem a nazývají se eukaryota – vznikly, když Archaea a bakterie se spojí a vytvoří hybridní organismus. Nedávný výzkum Předpokládá se, že první eukaryota jsou přímými potomky takzvané asgardské archaea. Nejnovější výzkum, který provedl Ian Rambo (bývalý doktorand na univerzitě v Austinu) a další členové Brett Baker Laboratory, také zdůrazňuje roli virů v této miliardové historii.

Srovnání všech známých virových genomů. Tyto viry s podobnými genomy jsou seskupeny včetně virů, které infikují bakterie (vlevo) a eukaryot (vpravo uprostřed a dole). Viry infikující asgardské archaea jsou jedinečné z těch dříve popsaných. Kredit: Texaská univerzita v Austinu

„Tato studie otevírá dveře k lepšímu řešení původu eukaryot a k pochopení role virů v životním prostředí a evoluci asgardských archaea,“ řekl Rambo. „Existuje hypotéza, že viry mohly přispět ke vzniku komplexního buněčného života.“

Vědci z UT Austin použili ponorku Alvin ke sběru sedimentů a mikrobiálních vzorků z hloubky 2000 metrů (6600 stop) v Kalifornském zálivu. Kredit: Brett Baker

Rambo poukazuje na kontroverzní hypotézu zvanou vznik virových eukaryot. Naznačuje, že kromě bakterií a archaea mohly k vývoji eukaryot přispět i některé genetické složky. I když tento nejnovější objev nevyřeší tuto kontroverzi, poskytuje některé zajímavé důkazy.

Nedávno objevené viry, které infikují živé asgardské archaea, mají některé vlastnosti podobné virům, které infikují eukaryota, včetně schopnosti je přepisovat.[{“ attribute=““>DNA and hijack protein modification systems of their hosts. The fact that these recovered Asgard viruses display characteristics of both viruses that infect eukaryotes and prokaryotes, which have cells without a nucleus, makes them unique since they are not exactly like those that infect other archaea or complex life forms.

“The most exciting thing is they are completely new types of viruses that are different from those that we’ve seen before in archaea and eukaryotes, infecting our microbial relatives,” said Baker, associate professor of marine science and integrative biology and corresponding author of the study.

The Asgard archaea, which probably evolved more than 2 billion years ago and whose descendants are still living, have been discovered in deep-sea sediments and hot springs around the world, but so far only one strain has been successfully grown in the lab. To identify them, scientists collect their genetic material from the environment and then piece together their genomes. In this latest study, the researchers scanned the Asgard genomes for repeating DNA regions known as CRISPR arrays, which contain small pieces of viral DNA that can be precisely matched to viruses that previously infected these microbes. These genetic “fingerprints” allowed them to identify these stealthy viral invaders that infect organisms with key roles in the complex origin story of eukaryotes.

Researchers from UT Austin used the Alvin submersible to collect sediment samples and microbes from 2000m (6600 feet) deep in the Gulf of California. Credit: Brett Baker

“We are now starting to understand the implication and role that viruses could have had in the eukaryogenesis puzzle,” said Valerie De Anda, a research associate at UT Austin and co-author of the study.

Reference: “Genomes of six viruses that infect Asgard archaea from deep-sea sediments” 27 June 2022, Nature Microbiology.
DOI: 10.1038/s41564-022-01150-8

The other co-authors of the study are Pedro Leão, a postdoctoral research fellow at UT Austin, and Marguerite Langwig, formerly a master’s student at UT Austin and currently a doctoral candidate at the University of Wisconsin-Madison. This work was supported by the Moore and Simons Foundations.