Гигантские вирусы произошли от обычных

В водоочистных сооружениях австрийского города Клостернойбурга (Klosterneuburg) обнаружены крупнейшие вирусы, из известных на сегодняшний день. Эта находка свидетельствует о том, что гигантские вирусы, по всей видимости, произошли не от исчезнувшей группы клеточных организмов — такая гипотеза существует, — а от вирусов обычного размера.

Большая часть вирусов по размеру гораздо мельче клеток. Кроме того, вирусы содержат лишь небольшое число генов, поскольку для репликации они используют органоиды клетки-хозяина. Некоторые вирусы, поражающие птиц, например, несут в себе всего два гена, в то время как наиболее распространённый штамм бактерии Escherichia coli содержит 4400 генов. Вирусы не способны к самостоятельному размножению, и к тому же у них отсутствует часть других признаков клеточных организмов, поэтому многие биологи не считают вирусы живыми существами.

Первое сообщение о гигантских вирусах было опубликовано в журнале Science в 2003 г. Оно вызывало большой интерес у учёных. Оказалось, что гигантские вирусы по размеру крупнее многих бактерий, а их геном содержит свыше 2500 генов. Некоторые исследователи утверждали, что обнаружение этих «великанов» является основанием для серьёзного пересмотра существующего таксономического дерева живой природы. В настоящее время оно содержит три основных группы или домена: бактерии, археи и эукариоты (это современная западная классификация, в России принято считать, что в живой природе насчитываются 4 домена, причём к четвёртому относятся именно вирусы. — Прим. «XX2 век»). Но отдельные учёные полагали, что гигантские вирусы являются потомками представителей исчезнувшего четвёртого домена. Согласно этой гипотезе, некогда существовавший четвёртый домен состоял из клеточных организмов, утративших значительную часть своих генов и ставших паразитами.

Другие специалисты, например эволюционный биолог Евгений Кунин (Eugene Koonin) из Национального центра биотехнологической информации (National Center for Biotechnology Information) не видят необходимости в выделении четвёртого домена. «Абсолютно ясно, что гигантские вирусы принадлежат к той же группе, что и более мелкие», — поясняет Кунин. Он полагает, что в прошлом обычные вирусы захватывали всё больше и больше ДНК хозяев и в итоге превратились в известных нам «гигантов».

Фредерик Шульц (Frederik Schulz), постдок из Объединённого института генома Министерства энергетики США (U.S. Department of Energy Joint Genome Institute, DOE JGI), и его коллеги не собирались исследовать четвёртый домен, когда объединялись с коллегами из Австрии для изучения микроорганизмов, обитающих в слизи очистных сооружений Клостернойбурга. Учёные использовали метагеномику, метод, предполагающий секвенирование всех геномов, содержащихся в образце. Это делается для того, чтобы обнаружить следы новых видов, не изолируя отдельные бактерии или вирусы.

В образце были найдены многочисленные фрагменты вирусной ДНК. Однако когда исследователи объединили их, они поняли, что имеют дело с новым гигантским вирусом, получившим название клоснеурвирус (Klosneuvirus). Применив те же методы к образцам, полученным в других местах, учёные собрали геномы ещё трёх сходных вирусов.

Клоснеувирусы отличаются от тех гигантских вирусов, которые были обнаружены ранее. Их геном больше похож на геном клеточных организмов. Например, в клетках белки синтезируются из 20 различных аминокислот, причём каждая доставляется к месту сборки особым специфическим ферментом. В гигантских вирусах обычно присутствуют гены для синтеза 7 таких ферментов, но в клоснеувирусах есть гены для выработки всех 20.

Геном новых гигантских вирусов из-за своего сходства с геномом клеточных форм жизни предоставил учёным возможность протестировать «гипотезу четвёртого домена». Действительно ли гигантские вирусы являются потомками клеточных организмов или они произошли от других вирусов? Учёные сравнили вирусные гены, кодирующие транспортные ферменты, с аналогичными генами других вирусов и живых существ, имеющих клеточное строение. Анализ показал, что гигантские вирусы «позаимствовали» эти гены у разных хозяев. Свидетельств существования гипотетического четвёртого домена обнаружить не удалось. Впрочем, некоторые учёные, поддерживающие эту гипотезу, хотят видеть больше доказательств — хотя бы в виде гигантского вируса, находящегося внутри клетки-хозяина.