Обнаружено более 5500 новых вирусов в океане, включая недостающее звено в эволюции

Анализ генетического материала океана выявил тысячи ранее неизвестных РНК-вирусов и удвоил количество известных типов (phyla) вирусов. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Почему РНК-вирусы важны и сложны для изучения

  • РНК-вирусы вызывают болезни от простуды до COVID-19, поражают растения и животных.
  • Их генетическая информация хранится в РНК, а не в ДНК, и они эволюционируют гораздо быстрее ДНК-вирусов.
  • В отличие от клеточных организмов, вирусы не имеют уникального генетического «штрих-кода», что затрудняет различение их видов в природе.

Метод исследования

Учёные решили идентифицировать общий для всех РНК-вирусов ген, кодирующий белок, необходимый для репликации их генетического материала. Этот ген имеет небольшие различия у разных вирусов.

  • Были проанализированы данные глобальной базы РНК-последовательностей планктона, собранных в ходе экспедиций Tara Oceans.
  • В результате скрининга выявлено более 44 000 генов, кодирующих этот вирусный белок.
  • Для установления эволюционных связей между генами использовалось машинное обучение, что позволило объективно организовать последовательности.

Ключевые открытия

  1. Обнаружено 5 504 новых морских РНК-вируса.
  2. Количество известных типов РНК-вирусов увеличено с пяти до десяти.
  3. Два новых типа имеют чёткое географическое распределение:
    • Taraviricota (назван в честь экспедиций) распространён в умеренных и тропических водах.
    • Arctiviricota доминирует в Северном Ледовитом океане.
  4. Taraviricota, возможно, является недостающим звеном в эволюции РНК-вирусов, соединяя две известные ветви, разошедшиеся в способе репликации.

Значение и перспективы

  • Новые данные помогают понять не только эволюцию РНК-вирусов, но и ранней жизни на Земле.
  • РНК-вирусы играют ключевую роль в экосистемах, влияя на микроорганизмы, которые регулируют химические процессы и пищевые цепи.
  • Картирование вирусов по всему миру проясняет их влияние на экологию планеты.
  • Исследование предоставляет улучшенные инструменты для каталогизации новых вирусов.

Ограничения и будущие задачи

  • Пока сложно определить, какие именно организмы инфицируют эти вирусы.
  • Учёные часто работают с фрагментами неполных геномов РНК-вирусов из-за их генетической сложности и технологических ограничений.
  • Следующий шаг — выяснить, какие гены могут отсутствовать в данных, и как они изменялись со временем, чтобы лучше понять механизмы работы этих вирусов.