Что это за фигня? Ученые каждый день задают этот вопрос, пытаясь понять, как разные живые существа связаны друг с другом. Ответы непросты или тривиальны. Биологическая принадлежность используется не только для создания каталога жизни, но и для понимания того, как жизнь превратилась во многие ее формы.

Вирусы отличный пример. Они представляют собой проблему для биологов, потому что у них нет клеток и поэтому они не попадают ни в одну из трех основных групп или «домены» жизни, которые имеют все другие организмы: бактерии, архея (другая форма микроба) и эукариот (растения, животные и грибы, среди прочих). Некоторые ученые утверждают, что вирусы не считаются живыми организмами и лучше воспринимаются как изгои генетического материала, который не может воспроизвести сам по себе и должен захватить клетки-хозяева. Другие считают, что вирусы эволюционировали от клеточных организмов и поэтому считаются четвертой областью жизни.

Последняя теория была усилена открытие десять лет назад гигантских вирусов, которые больше похожи на клеточные формы жизни. Но новое исследование, были опубликованы в журнале Science, о геномах этих гигантских вирусов ставит под вопрос эту идею. Точно так же ученые снова начнут искать происхождение вирусов?

Вирусы - это крошечные, минималистические существа, которые уходят от нюансов клеточной жизни. Они обычно состоящий из генетический материал (ДНК или его молекулярная кузен-РНК), часто окруженный белковым покрытием, называемым капсидом, иногда с дополнительными слоями, заимствованными из клетки-хозяина. Вирусы могут реплицироваться только внутри клетки-хозяина, взламывая свой метаболизм, и каждый домен жизни заражается различными версиями этих клеточных скваттеров.

Эта огромная зависимость от клеток-хозяев подталкивает их к пределы определения жизни, а некоторые считают их живыми, а другие мертвыми. Неудивительно, что в большинстве рассказов зомби есть вирус. Возможно, было бы проще рассматривать вирусы нежити. Большой вопрос: откуда они взялись?

Конкурирующие теории попытайтесь объяснить, как развивались вирусы. Один изображает вирусы как потомки древней линии клеточных организмов, которые жили в других клетках и упрощали их структуру с течением времени. Это сделало бы их единственными оставшимися в живых из давно потерянной четвертой области жизни, которая оставила за собой клеточную организацию. Если бы вирусы развивались из живых организмов, было бы разумно думать о них как о живых сейчас.

Разбойники

Другая теория предполагает, что вирусы начинаются как мошеннические генетические агенты, бродяги в геноме, которые избегают их клеточного удержания. Они могут быть связаны с прыгающие гены которые могут копировать или вырезать себя из генома, а затем вставлять себя в другие части ДНК. В этом случае вирусы будут результатом молекулярных аварий, которые стали стабильными. Это означает, что они никогда не были полноценными живыми организмами, так же как компьютерный вирус не является полным компьютером.

Оба эти предложения имеют свои недостатки. Первое не объясняет, насколько просты вирусы. Других известных организмов с такой предельной степенью упрощения нет. С другой стороны, вторая теория не объясняет, почему вирусы настолько сложнее, чем другие мобильные генетические элементы, ни одна из которых не имеет ничего похожего на капсидный слой.

Затем, в 2004, ученые обнаружили гигантский вирус (или «girus»), который, казалось, склонял баланс в пользу вирусов, имеющих клеточное происхождение. Они по праву называют гигантом. Некоторые из них в десять раз больше размера и длины генома, чем наш любимый вирус гриппа, и имеют как много генов 2,500 по сравнению с скудным 11 гриппа.

Этот дополнительный генетический материал включает в себя инструкции по созданию белков, чего не хватает в других вирусах, но присутствует во всех других формах жизни. Молекулярная система не является полной, и вирусы все еще нуждаются в вторжении в клетки, чтобы сделать больше вирусов. Но некоторые исследователи предложили что эти гены могут быть остатками клеточного прошлого, поддерживая существование четвертой области жизни.

С другой стороны, скачкообразная генетическая природа вирусов заставляет их подвергать генам других организмов. Это вызвало другие спорят что все эти дополнительные гены в вирусах являются продуктами эволюционного воровства.

Гигантская проблема

Теперь Новое исследование подтвердил «заимствованный» характер всех этих генов в вирусах. В исследовании используются самые современные методы, называемые Next Generation Sequencing (NGS), для составления карты ДНК, извлеченной с завода по очистке сточных вод в Клостернойбурге, Австрия. В последние годы исследования, основанные на NGS раскрыли мириады новые формы жизни, и в этом случае NGS обнаружила совершенно новую линию гигантских вирусов - Klosneuviruses.

Среди всех вирусов, Klosneuviruses имеют самый большой набор генов, участвующих в создании белков. Сравнивая геномы различных гигантских вирусов и тщательно реконструируя их эволюцию, исследователи убедительно показывают, что белковообразующее оборудование в этих вирусах является относительно недавним генетическим дополнением, а не клонами более крупного генома предков.

В исследовании утверждается, что клетки-хозяева, которые эти вирусы пытались захватить, возможно, разработали стратегию защиты, основанную на сокрытии белков от захватчиков. Затем вирусы адаптируются путем включения некоторых из этих генов в свой геном. Исследователи пришли к выводу, что гигантские вирусы, проанализированные в этом исследовании, эволюционировали несколько раз из более мелких вирусов, отвергая идею, которую они развили из клеточных форм жизни.

Однако новые доказательства не полностью уничтожают вирусы. Новые гнарлы в древе жизни обнаруживаются каждый день, и новый вывод все еще может обеспечить связь между клеточной и бесклеменной жизнью - или доказать обратное. До тех пор мы будем продолжать думать о природе жизни, о взаимоотношениях между зомби и вирусами и задаваться вопросом: «Какого черта это?»

Об авторе

Хорди Папс, преподаватель, Школа биологических наук, Университет Эссекса

Эта статья изначально была опубликована в Беседа, Прочтите оригинал статьи.

Книги по этой теме

at Внутренний рынок самовыражения и Amazon