Тайна происхождения многоклеточной жизни будет разгадана: ответ скрывался в японском пруду

В новом исследовании японские ученые обнаружили неизвестный ранее гигантский вирус. Авторы считают, что его обнаружение дает новое понимание загадочной категории вирусов и даже более — открытие также проливает свет на происхождение многоклеточной жизни, пишет Science Aalert.

Вирус был обнаружен в пресноводном пруду недалеко от Токио и был назван "усикувирус" в честь пруда Усику-нума, расположенного в префектуре Ибараки. Отметим, что в течение первого столетия современной вирусологии гигантские вирусы были обделены вниманием ученых, а их первоначальные открытия из-за размеров ошибочно принимались за бактерии. К счастью, за последние несколько десятилетий ученым удалось узнать, что гигантские вирусы окружают нас повсюду.

В целом, вирусы являются наиболее многочисленной биологической группой организмов на Земле, но они также являются и одними из самых загадочных. Сегодня мало известно об эволюционной истории вирусов, а также остается неясным, можно ли отнести вирусы к живых организмам.

Впрочем, даже если вирусы не являются живыми организмами, они несомненно, оказывают огромное влияние на все формы жизни, в том числе и людей. Это включает в себя не только захват клеток хозяина и вызывание болезней, но и периодическое вмешательство в его эволюцию.

Известно, что вирусы могут способствовать горизонтальному переносу генов между живыми организмами, а некоторые из них, например, ретровирусы, встраивают свою ДНК в геном клеток хозяина. Если это происходит в зародышевой линии хозяина, вирусная ДНК может передаваться его потомству. Данные указывают, что сегодня остатки древних ретровирусов составляют до 8% человеческого генома, что имеет и свои преимущества. Например, считается, что ретровирусная ДНК, вероятно, дала ранним позвоночным способность образовывать миелин, и это было ключевым фактором в эволюции плаценты.

В прошлом, как считается, вирусы также могли положить начало еще более масштабному и загадочному нововведению: эволюционному скачку от прокариот, или одноклеточных организмов, к эукариотам, или многоклеточным организмам.

Эукариотические клетки обычно имеют ядро, окруженное мембраной, что представляет собой "пропасть в структуре" по сравнению с их бесядерными прокариотическими предками. До сих пор неясно, как произошло такое изменение, но согласно одной теории, ядра были даром вирусов. Эта теория известна как вирусный эукариогенез и была впервые предложена в 2001 году молекулярным биологом из Токийского университета науки Масахару Такемурой.

Тогда ученый предположил, что ядро эукариотических клеток, вероятно, возникло из крупного ДНК-вируса, подобного поксвирусу, заразившему какой-то доисторический прокариот. Вирус не создавал проблем, а обосновался в цитоплазме клетки, в конечном итоге приобретя важные гены от своего хозяина и постепенно трансформировавшись в клеточное ядро.

Отметим, что в 2003 году эта теория получила поддержку благодаря открытию в 2003 году гигантских вирусов, содержащих ДНК, образующие структуры, известные как "вирусные фабрики", внутри клеток-хозяев. Эти "фабрики" иногда заключены в мембрану и по внешнему виду и функционированию очень похожи на ядра эукариотических клеток.

Теперь авторы нового исследования отмечают, что ушикувирус поражает амебы, известные как вермамебы (Vermamoeba vermiformis), и разделяет эту особенность с кладестиновирусам. И все же новый гигантский вирус отличается от других: например, он заставляет клетки-хозяева расти аномально большими, а шипы его капсида имеют уникальные колпачки и волокнистые структуры.

Авторы исследования считают, что все эти новые данные могут быть важными подсказками, помогающими восстановить эволюционную историю гигантских вирусов. В дальнейшем ученые надеются узнать, как и почему эти вирусы так сильно диверсифицировались, а также какую роль они сыграли в возникновении эукариот, подобных нам.