Вирусы делятся генами с организмами по всему древу жизни

Новое исследование показывает, что вирусы имеют общие гены исключительно с клетками, которые не являются их хозяевами. Работа, опубликованная в журнале Frontiers in Microbiology, дополняет доказательства того, что вирусы обмениваются генами с разнообразными клеточными организмами и являются агентами разнообразия.

Исследование анализировало структуры белков у вирусов и во всех надцарствах (доменах) жизни: от одноклеточных микробов — бактерий и архей — до эукариот, группы, включающей животных, растения, грибы и все другие живые организмы.

«Типично определять вирусы по отношению к их хозяевам, но это ограничивает наше понимание взаимодействий вирусов и клеток», — отмечает Аршан Насир, ведущий автор исследования.

Команда использовала биоинформатический подход, анализируя геномы организмов и вирусов, которые их инфицируют. Вместо фокуса на генетических последовательностях, которые могут меняться, учёные исследовали функциональные компоненты белков — фолды. Каждый фолд (их более 1400 во всех доменах жизни) имеет уникальную 3D-структуру, выполняющую определённую операцию. Фолды стабильны даже при изменении кодирующих их последовательностей, что делает их надёжными маркерами эволюционных изменений на огромных временных промежутках, особенно для быстро мутирующих вирусов.

Исследователи обнаружили:

• Сотни фолдов, присутствующих во всех надцарствах жизни и у всех типов вирусов, что указывает на их происхождение от древнего предка всех форм жизни.
• Фолды, уникальные для конкретного надцарства и его вирусов (1 — для архей, 29 — для бактерий, 37 — для эукариот), что говорит о переносе генетического материала между этой группой вирусов и их хозяевами.
• Гены, характерные для вирусов, в клеточных организмах, которые эти вирусы не инфицируют (особенно заметно для бактериальных вирусов и эукариот).
• Большое подмножество вирус-специфичных белковых фолдов, отсутствующих в каких-либо клеточных геномах, что предполагает способность вирусов создавать новые гены и потенциально передавать их клеточным организмам.

Данные указывают на неизвестные механизмы обмена генетическим материалом между вирусами и клетками. Вирусы могут встраивать свой генетический материал в клетку-хозяина без её уничтожения, и эти гены иногда передаются следующим поколениям. В человеческой ДНК также содержатся остатки древних вирусов, такие как ретроэлементы и транспозоны («прыгающие гены»).