Все мы знаем, что вирусы вызывают простуду и грипп в это время года, но вы можете быть удивлены, узнав, что вирус, возможно, сыграл ключевую роль в эволюции почти всех форм жизни на Земле.
В новом исследовании биолог из Университета Айовы определил семейство вирусов, набор генов которого аналогичен набору генов эукариот, классификация организмов, которая включает все растения и животные.
Это открытие важно, потому что оно помогает прояснить, как эукариоты развились после отделения от прокариот около 2 миллиардов лет назад.
«Это интересно и важно найти живое семейство гигантских вирусов со специфическими для эукариот генами в форме, предшествующей последнему общему предку всех эукариот», - говорит Альберт Эривс, доцент кафедры биологии. «Эти вирусы подобны машинам времени, которые рассказывают нам больше о том, как возникла жизнь на нашей планете».
В ходе исследования Эривс проанализировал геном семейства вирусов, называемого Marseilleviridae, и обнаружил, что он имеет сходный набор генов, называемых коровыми гистонами, с эукариотами.
Это помещает Marseilleviridae и, возможно, их вирусных родственников, где-то на пути эволюции эукариот.
«Теперь мы знаем, что эукариоты более тесно связаны с вирусами, - говорит Эривс, - и причина в том, что они имеют общие основные гистоны, которые являются фундаментальными для эукариот».
Коровые гистоны - это упаковщики, как профессиональные подарочные упаковки. Это белки, которые у людей скручивают ДНК в хромосомы, поэтому жизненно важная генетическая информация компактна и защищена. У прокариот нет ядерных гистонов, поэтому каким-то образом их подобрали эукариоты.
Вирусы, такие как Marseilleviridae, могли быть источником. (Альтернативное и не менее увлекательное объяснение состоит в том, что предок марселевирусов получил этот ген от протоэукариотического организма, промежуточного звена между прокариотами и эукариотами.)
Эривс случайно обнаружил это возможное происхождение. Для классного задания он попросил студентов исследовать гигантские вирусы. Эти сверхразмерные вирусы, впервые обнаруженные в 2003 году, хотя считается, что они существуют уже миллиарды лет, являются гигантами вирусного мира: они в сотни раз больше и содержат в сотни раз больше генов, чем стандартные вирусы. Единственным семейством гигантских вирусов, которое студент не выбрал, было Marseilleviridae, поэтому Эривс решил взглянуть на него сам.
Проанализировав геномы Marseilleviridae на основе данных, предоставленных Национальным институтом здравоохранения, Эривс заметил, что семейство гигантских вирусов кодирует основные эукариотические гистоны H2B-H2A и H3-H4. Однако, в отличие от эукариот, эти коровые гистоны Marseilleviridae примитивно сливаются в виде димерных белков.
"Итак, когда я это увидел, это было дико", - говорит Эривс. «Никто никогда не видел вируса с гистонами».
Более того, он понял, что Marseilleviridae «получили эти гены не от какой-либо одной живой эукариотической линии, а скорее от какого-то предка, который был протоэукариотом, то есть на пути к тому, чтобы стать эукариотом. До сих пор нет ' Было известно, что у организма есть основные гены гистонов, помимо эукариотических клеток», - говорит он.
Открытие вызывает более широкий вопрос о роли гигантских вирусов в эволюции всей жизни на Земле. Эривс уподобляет гигантские вирусы лианам, растущим в клеточном древе жизни, - здесь он отбирает образцы, там заимствует и делится генетическим материалом между ветвями архей, бактерий и эукариот..
«Гигантские вирусы имеют гены, которых никто раньше не видел», - говорит он. "Они законсервированы. Их используют для чего-то, и уже очень давно. Почему бы не использовать их сейчас, чтобы заглянуть в прошлое?"
Erives является единственным автором статьи, опубликованной в журнале Epigenetics & Chromatin. Статья называется «Филогенетический анализ основного гистонового дуплета и генов ДНК topo II марселевирусов: свидетельство протоэукариотического происхождения».