Учёные обнаружили 230 новых видов гигантских вирусов в океане — стоит ли беспокоиться?

Вирусы, как самые простые неклеточные формы жизни, обычно состоят только из генетического материала (ДНК или РНК) и белковой оболочки. В представлении многих людей вирусы крайне малы, но на самом деле их размер варьируется от десятков до сотен нанометров, а самые крупные экземпляры даже превосходят по размерам бактерии и содержат огромное количество генетической информации!

Известный вирус Pandoravirus salinus диаметром 1 микрометр с геномом от 1,9 до 2,5 млн пар оснований ДНК (Фото: Vincent Racaniello / Wikimedia)

Недавно учёные из Университета Майами провели исследование, проанализировав образцы морской воды с помощью специальной компьютерной программы. В результате они идентифицировали 230 ранее неизвестных науке гигантских вирусов.

Вирусы, превосходящие по размерам бактерии (Иллюстрация: ИИ-генерация)

Чем отличаются гигантские вирусы?

Гигантские вирусы (Giant Virus или «Girus») обладают крупными псевдоикосаэдрическими капсидами (белковыми оболочками) диаметром 200-400 нанометров, которые могут быть дополнительно покрыты слоем волокнистых белков толщиной около 100 нанометров.

Помимо размеров, эти вирусы содержат огромные двуцепочечные ДНК-геномы с 1000 и более генами, тогда как обычные вирусы имеют лишь несколько генов или максимум несколько сотен.

Гигантские вирусы и связанные с ними фаги (Фото: Sarah Duponchel and Matthias G. Fischer / Wikimedia)

Поскольку размер гигантских вирусов обычно превышает 200 нанометров, их можно наблюдать даже в оптический микроскоп.

Особый интерес для учёных представляют необычные гены, обнаруженные у этих вирусов, включая гены, связанные с гликолизом, циклом трикарбоновых кислот (TCA) и даже фотосинтезом. Учёные пытаются понять происхождение и функции этих генов у организмов, лишённых клеточной структуры.

В 2013 году в Чили и Австралии были обнаружены два новых гигантских вируса диаметром более 1 микрона. Только 6% их генов имели сходство с генами других земных организмов, что позволило предположить существование отдельной эволюционной линии. Учёные назвали их Pandoravirus salinus («солёный пандоравирус») и Pandoravirus dulcis («сладкий пандоравирус»), не подозревая, что в будущем будет открыто ещё больше вирусов этого семейства.

Несмотря на устрашающие размеры, гигантские вирусы представляют для человека такую же угрозу, как и обычные — опасность зависит от генетической близости к человеку, а не от размера вируса.

Происхождение гигантских вирусов

Существует две основные гипотезы их происхождения:

1. Вирусы эволюционировали «от простого к сложному», постепенно увеличиваясь в размерах за счёт захвата фрагментов ДНК хозяев.
2. Предки гигантских вирусов были более сложными организмами, которые в процессе деградации потеряли способность к самостоятельному размножению, но сохранили крупные размеры.

Гигантские вирусы могли произойти от сложных организмов (Иллюстрация: ИИ-генерация)

Влияние гигантских вирусов на экосистему

Гигантские вирусы играют важную роль в регуляции морских экосистем, особенно влияя на популяции фитопланктона — микроскопических водорослей, производящих кислород и служащих пищей для многих морских обитателей. Учёные установили, что гибель фитопланктона часто вызвана заражением гигантскими вирусами.

Изучение взаимодействия вирусов с микроорганизмами поможет прогнозировать и контролировать вспышки вредоносных водорослей, а также защищать полезные виды фитопланктона.

Более того, исследования выявили 569 новых функциональных белков, включая 9, связанных с фотосинтезом. В некоторых случаях гигантские вирусы способны «захватывать» фотосинтетические функции клеток-хозяев, перенаправляя их энергию на производство вирусных компонентов.

«Захват» фотосинтетических функций фитопланктона (Иллюстрация: ИИ-генерация)

Учёные отмечают, что океан изучен хуже, чем космос — каждая капля морской воды содержит целый микромир. Открытие 230 новых видов гигантских вирусов позволит лучше понять механизмы морских экосистем, а разработанные методы исследований могут быть применены для мониторинга патогенов и борьбы с загрязнениями.

Источники:

1. https://www.sciencealert.com/hundreds-of-mysterious-giant-viruses-discovered-lurking-in-the-ocean

2. https://www.sciencealert.com/scientists-find-a-whole-new-ecosystem-hiding-beneath-earths-seafloor

3. http://health.people.com.cn/n1/2018/0626/c14739-30085421.html