Грипп, атипичная пневмония, эбола, ВИЧ, простуда — эти названия нам всем знакомы. Это вирусы — небольшие кусочки генетического материала (ДНК или РНК), упакованные в белковую оболочку. Но мы до сих пор не знаем, являются ли вирусы живыми организмами или нет. Новое исследование американских учёных, результаты которого были опубликованы вчера, может изменить наше мнение о вирусах. Разработав надёжный способ изучения длинной эволюции вирусов, исследователи нашли доказательства того, что вирусы на самом деле являются живыми.

В течение долгого времени учёные считали, что вирусы не живые, что они — всего лишь «оторванные» от других клеток части ДНК и РНК. И на самом деле, вирус не подпадает под определение жизни, какой мы её понимаем сейчас. Существует много жизненно важных процессов, например способность к метаболизму, которыми вирусы не обладают. Вирусы осуществляют лишь один жизненный процесс — размножение, но и для этого им необходимо захватить другую клетку и воспользоваться её генетическими инструментами.

Но за последние десять лет стали всплывать доказательства, говорящие, что вирусы могут быть живыми. Одним из них стало открытие мимивирусов — гигантских вирусов с огромными геномными библиотеками, которые могут быть больше, чем у некоторых бактерий. Для сравнения, у вируса Эболы всего лишь семь генов.

Несмотря на эти открытия, главным вопросом продолжала оставаться эволюционная история вирусов. Учёные из Иллинойского университета и института Карла Вёзе взяли на себя амбициозную задачу проследить эволюцию вирусов. Вирусы определённо эволюционируют — спросите об этом любого врача — и обладают огромным разнообразием (на сегодня описано менее 4900 видов, но их количество оценивается в несколько миллионов).

Поскольку маленькие РНК и ДНК в процессе репликации частично смешиваются с ДНК клетки-носителя, при делении вирусов часто возникают мутации. Это значительно усложняет изучение их эволюционной истории, говорит профессор биологии Густаво Кэтано-Анольс.

Для решения этой проблемы учёные обратили внимания на белковые цепи — уникальные формы белков, которые позволяют вирусам и клеткам выполнять их основные функции. Формы этих цепей закодированы в генах и не меняются с течением времени, в отличие от ДНК и РНК вирусов, что позволяет заглянуть в их прошлое.

Исследователи проанализировали белковые цепи 5080 организмов — 3460 вирусов и 1620 клеток, представляющих все ветки дерева жизни. В результате выяснилось, что 442 белковые цепи были общими для вирусов и клеток, и лишь 66 — уникальны для вирусов.

Это позволяет предположить, что вирусы обладали однажды схожими с клетками функциями (и, таким образом, были живыми), а затем эволюционировали. Такой процесс, в результате которого организмы упрощаются, называется «редуктивная эволюция».

«Вирусы существовали в виде примитивных клеток, — объясняет аспирант института Карла Вёзе Аршан Насир. — Древние клетки, в которых существовали первобытные вирусы, являлись последним общим предком, который предшествовал диверсификации жизни около 2,45 миллиардов лет назад.

В какой-то момент геномы этих древних вирусных клеток редуцировались, в результате чего последние превратились в вирусы, какими мы их знаем сегодня.

«Современные вирусы восстанавливают своё «клеточное» существование, когда захватывают любую клетку, — говорит Насир. — Таким образом, в начале вирус и клетка существовали как единое целое. Сегодня они разделены, но могут восстановить свою взаимосвязь путём вирусного заражения клетки».

Учёные надеются, что их открытие заставит мировое научное сообщество включить вирусы в картину клеточной эволюции.

По материалам Popular Science