În timp ce analizau genomurile microbilor unicelulari, o echipă de cercetători a făcut o descoperire surprinzătoare: mii de viruşi necunoscuţi erau „ascunşi" în ADN-ul microbilor.
Oamenii de ştiinţă din Austria au găsit ADN-ul a peste 30.000 de viruşi încorporaţi în genomurile diferiţilor microbi unicelulari, au raportat aceştia într-un nou studiu. Cercetătorii explică faptul că ADN-ul viral ar putea permite unei celule gazdă să reproducă viruşi complet funcţionali.
„Am fost foarte surprinşi de cât de mullţi viruşi am găsit prin această analiză", spune autorul principal Christopher Bellas, un ecologist care studiază virusirile la universitatea din Innsbruck.
În unele cazuri, până la 10% din ADN-ul unui microb s-a dovedit a fi format din viruşi ascunşi.
Aceşti viruşi nu par să îşi îmbolnăvească gazdele, spun cercetătorii, şi ar putea fi benefici.
Unii dintre noii viruşi se aseamănă cu virofagele, un tip de virus care infectează alţi viruşi patogeni care încearcă să îşi infecteze celula gazdă.
„De ce se găsesc atât de mulţi viruşi în genomul microbilor nu este încă clar", spune Bellas.
Cea mai puternică ipoteză a oamenilor de ştiinţă este că aceştia protejează celula de infecţia cu viruşi periculoşi.
A trăi pe Pământ înseamnă să te lupţi cu virusuri, cele mai abundente entităţi biologice de pe planetă, care infectează în mod colectiv orice tip de formă de viaţă. Aceştia sunt foarte diverşi, folosind multe tactici diferite pentru a-şi exploata gazdele celulare.
Indiferent de dezbaterile semantice cu privire la faptul dacă viruşii sunt sau nu vii, ei se inserează cu siguranţă în viaţa altor fiinţe vii. Unii chiar se replică adăugându-şi ADN-ul la o celulă gazdă, devenind parte din genomul acesteia.
Atunci când acest lucru se întâmplă într-o celulă germinală, poate duce la apariţia elementelor virale endogene (EVE), sau a ADN-ului viral transmis de la o generaţie la alta într-o specie gazdă.
Oamenii de ştiinţă au găsit aceste EVE într-o gamă largă de organisme, inclusiv animale, plante şi ciuperci.
De exemplu, mamiferele poartă o varietate de fragmente virale în ADN-ul lor, iar aproximativ 8% din genomul uman este format din ADN provenit din infecţii virale vechi.
Autorii studiului explică faptul că cele mai multe dintre acestea nu mai sunt funcţionale şi sunt considerate „fosile genomice".
Cercetările sugerează totuşi că EVE pot fi adaptate la oameni şi la alte organisme, ajutând eventual la respingerea viruşilor moderni.
Acest lucru este valabil pentru multe eucariote unicelulare, subliniază cercetătorii, menţionând că aceşti microbi sunt frecvent infectaţi şi ucişi de viruşi giganţi.
În cazul în care un virofag locuieşte deja într-o celulă gazdă, acesta poate reprograma un virus gigant pentru a construi virofage în loc să se reproducă singur, ceea ce ar putea salva gazda.
Potrivit noului studiu, ADN-ul virusurilor nou descoperite este similar cu ADN-ul virofagilor, sugerând că microbii s-ar putea bucura de o anumită protecţie împotriva viruşilor giganţi datorită viruşilor „încorporaţi" din genomul lor.
Studiul elementelor virale endogene de până acum s-a concentrat în principal pe animale şi plante, scriu cercetătorii, acordând puţină atenţie protistelor - orice organisme eucariote care nu sunt animale, plante sau ciuperci - deşi acestea reprezintă majoritatea biodiversităţii eucariote de pe Pământ.
Descoperirea a mii de virusuri noi ascunse în ADN-ul microbilor nu a fost obiectivul iniţial al oamenilor de ştiinţă austrieci, care plănuiau să studieze un nou grup de virusuri pe care l-au găsit în apele unui lac alpin din statul austriac Tirol.
„Iniţial, prin studiul nostru am vrut să găsim originea noilor virusuri asemănătoare cu Polinton (Polintonii sunt transpozoni mari de ADN care conţin gene omologe cu proteinele virale şi care se găsesc adesea în genomul eucariotelor)", spune Bellas.
„Cu toate acestea, nu ştiam ce organisme sunt de obicei infectate de aceste virusuri. De aceea, am efectuat un studiu la scară largă pentru a testa toţi microbii ale căror secvenţe de ADN sunt cunoscute", a explicat cercetătorul austriac.
Pentru a face acest lucru, echipa a apelat la ajutorul lui „Leo", un cluster de calculatoare de înaltă performanţă de la universitatea din Innsbruck, care poate analiza eficient cantităţi mari de date.
Observând gene de virofage şi de alţi viruşi în multe dintre genomurile microbilor, cercetătorii au decis să investigheze mai departe pentru a analiza sistematic toate modurile de asamblare a genomului protistelor disponibile public.
Ei au găsit elemente virale endogene „ascunse în regiuni repetitive, greu de asamblat, ale genomurilor eucariote unicelulare", scriu ei, observând că miile de viruşi integraţi în unele specii sugerează că viruşii alcătuiesc o fâşie semnificativă, nerecunoscută anterior, din genomurile proştilor.
Studiul a găsit, de asemenea, dovezi că multe elemente virale endogene protiste nu sunt doar nişte fosile genomice, ci şi viruşi funcţionali, scriu cercetătorii, „ceea ce sugerează că diverse reţele ale acestor elemente pot face parte dintr-un sistem antivirus al gazdei".
Studiul a fost publicat luna aceasta, în Proceedings of the National Academy of Sciences - PNAS.
