Dok je analizirao genome jednoćelijskih mikroba, tim istraživača je došao do zapanjujućeg otkrića: hiljade ranije nepoznatih virusa bilo je „sakriveno“ u DNK mikroba.
Istraživači su pronašli DNK iz više od 30.000 virusa ugrađenih u genome različitih jednoćelijskih mikroba, izvještavaju u novoj studiji. Oni objašnjavaju da virusna DNK može omogućiti ćeliji domaćinu da replicira potpune, funkcionalne viruse.
„Bili smo veoma iznenađeni koliko smo virusa pronašli kroz ovu analizu“, kaže glavni autor Kristofer Belas, ekolog koji proučava viruse na Univerzitetu u Inzbruku u Austriji. „U nekim slučajevima, pokazalo se da se do 10 procenata DNK mikroba sastoji od skrivenih virusa.
Čini se da ovi virusi ne razbole svoje domaćine, kažu istraživači, i mogli bi biti korisni. Neki od novih virusa liče na virofage, tip virusa koji inficira druge patogene viruse pokušavajući da zaraze svoju ćeliju domaćina.
„Zašto se toliko virusa nalazi u genomima mikroba još nije jasno“, kaže Belas. „Naša najjača hipoteza je da oni štite ćeliju od infekcije opasnim virusima.
Živeti na Zemlji znači boriti se sa virusima, najzastupljenijim biološkim entitetima na planeti, koji kolektivno inficiraju svaki oblik života. Oni su veoma raznoliki, koriste mnogo različitih taktika da iskoriste svoje ćelijske domaćine.
Bez obzira na semantičke rasprave o tome da li su virusi živi, oni se svakako ubacuju u živote drugih živih bića. Neki se čak repliciraju dodavanjem svoje DNK ćeliji domaćinu i postajući deo njenog genoma.
Kada se to dogodi u zametnoj ćeliji, to može dovesti do endogenih virusnih elemenata (EVE) ili virusne DNK koja se prenosi sa generacije na generaciju kod vrste domaćina.
Naučnici su pronašli EVE u širokom spektru organizama, uključujući životinje, biljke i gljive. Na primer, sisari nose različite virusne fragmente u svojoj DNK, a oko 8 procenata ljudskog genoma se sastoji od DNK iz drevnih virusnih infekcija.
Autori studije objašnjavaju da većina njih više nije funkcionalna i da se smatraju „genomskim fosilima“. Istraživanja sugerišu da EVE mogu biti prilagodljive kod ljudi i drugih organizama, međutim, možda pomažu u odbrani od savremenih virusa.
To važi za mnoge jednoćelijske eukariote, ističu istraživači, napominjući da se ovi mikrobi obično inficiraju i ubijaju od strane džinovskih virusa.
Ako virofag već naseljava ćeliju domaćina, može reprogramirati džinovski virus da izgradi virofage umesto da se replicira, potencijalno spasavajući domaćina.
Prema novoj studiji, DNK novootkrivenih virusa je slična DNK virofaga, što sugeriše da bi mikrobi mogli da uživaju određenu zaštitu od džinovskih virusa zahvaljujući „ugrađenim“ virusima koji se nalaze u njihovim genomima.
Dosadašnje proučavanje EVE-a bilo je fokusirano uglavnom na životinje i biljke, pišu istraživači, sa malo pažnje na protiste – bilo koje eukariotske organizme koji nisu životinje, biljke ili gljive – iako oni predstavljaju većinu eukariotskog biodiverziteta na Zemlji.
Otkrivanje hiljada novih virusa skrivenih u DNK mikroba nije bio prvobitni cilj za Belasa i njegove kolege, koji su planirali da proučavaju novu grupu virusa koje su pronašli u vodama Gosenkelezea, alpskog jezera u austrijskoj državi Tirol.
„U početku smo hteli da pronađemo poreklo novih ‘virusa sličnih Polintonu’ pomoću naše studije“, kaže Belas.
„Međutim, nismo znali koji organizmi su obično zaraženi ovim virusima. Zato smo sproveli istraživanje velikih razmera da testiramo sve mikrobe čije su DNK sekvence poznate.“
Da bi to uradili, zatražili su pomoć od „Lea“, kompjuterskog klastera visokih performansi na Univerzitetu u Inzbruku koji može efikasno da analizira ogromne količine podataka.
Primetivši gene iz virofaga i drugih virusa u mnogim genomima mikroba, istraživači su odlučili da dalje istraže, koristeći Lea da sistemski analiziraju sve javno dostupne nacrte skupova genoma protista.
Pronašli su EVE „skrivene u repetitivnim, teško sastavljivim regionima jednoćelijskih eukariotskih genoma“, pišu oni, napominjući da hiljade integrisanih virusa u nekim vrstama sugerišu da virusi čine značajan, ranije nepriznat deo genoma protista.
Studija je takođe pronašla dokaze da mnogi protisti EVE nisu samo genomski fosili već funkcionalni virusi, pišu istraživači, „što sugeriše da različiti nizovi ovih elemenata mogu biti deo antivirusnog sistema domaćina“.
Studija je objavljena u Proceedings of the National Academi of Sciences.
