Ученые обнаружили новый вид вируса, который управляет своими мутациями

Биологи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре открыли новый для науки вид вируса, обитающий на дне океана рядом с метановыми источниками и паразитирующий на примитивных бактериеподобных микроорганизмах-экстремофилах археях.

Археи – самые древние из известных на планете организмов, возникшие около 3,5 миллиардов лет назад в условиях бескислородной атмосферы ещё не остывшей как следует Земли.
Они относятся к доядерным хемосинтезирующим организмам.
А описываемые здесь археи ещё и экстремофилы - потому что
обитают на океаническом дне в условиях полной темноты,
при низких температурах и экстремально высоком давлении.
Археи похожи на бактерий, но древнее и примитивнее последних и имеют отличную от бактерий биохимию и генетическую структуру. Их ранее считали родственниками бактерий, но сейчас выясняется, что это отдельное надцарство (домен) и пропасть между археями и бактериями такая же, как между бактериями и, например, человеком. Их дыхание и энергетические процессы (то есть окислительно-восстановительные реакции,
идущие в организме) основаны не на кислороде, а на других окислителях.

Метановые археи
Фото: NOAA

В океанографической экспедиции Калифорнийского университета Санта-Барбары учёные под руководством Дэвида Валентайна с помощью роботизированной подводной лодки Alvin брали пробы метана с океанического дна на глубине более километра. В этом исследовании они пытались определить механизмы, благодаря которым вирусы и археи адаптируются к выживанию в экстремальной и крайне неблагоприятной среде океанских глубин:

Место отбора проб - океаническое дно с метановыми источниками
Фото: NOAA

Привезённые в лабораторию пробы с живыми метановыми археями, поместили в ёмкости, которые постоянно продували струями метана, чтобы микроорганизмы жили и продолжали развиваться. Когда же проверили археи на наличие вирусных инфекций, то и обнаружили новый интересный патоген. Он оказался обладателем характерного генетического "отпечатка", указывающий на вирусную природу поражения архей.
Этот же новый вирус обнаружен также и в пробах воды.
Валентайн с коллегами провели секвенирование вирусного генома и получили чрезвычайно интересные результаты. Оказалось, что геном вируса содержит небольшой локус, названный "генерирующий разнообразие ретроэлемент" (diversity-generating retroelement). Он ускоряет мутации (генерирует разнообразие) какого-нибудь определённого участка вирусного генома. Эта "самонаводящаяся" мутация позволяет вирусам эффективнее заражать крайне приспособленных к экстремальным условиям архей, которые, кстати, сами тоже обладают повышенной мутационной способностью.
Попросту говоря, как только микроорганизм-хозяин мутирует, чтобы получше приспособиться к условиям обитания, так вирус-паразит тотчас же тоже находит оптимальный вариант своей собственной мутации – чтобы получше паразитировать на изменившейся архее!
Но и это не всё. Похоже, что вирус своей мутацией провоцирует дальнейшие мутационные преобразования археи, как бы заставляя свою хозяйку ещё лучше приспособиться к экстремальным условиям окружающей среды. Получается, что вирус проводит направленную селекцию своих хозяев! И он в этом жизненно заинтересован:
чем больше микроорганизмов, на которых он паразитирует, выживет и расплодится – тем больше хозяев
для дальнейшего паразитирования будет иметь этот хитрый вирус-селекционер.
По словам учёных, это прекрасный пример конвергентной эволюции двух разных организмов, проживающих
в экстремальных условиях и, чтобы выжить, вынужденных постоянно эволюционировать.

Результаты исследования описаны в статье, опубликованной в американском научном журнале
Nature Communications.
Следует подчеркнуть: ценность исследования Валентайна и его помощников не столько в обнаружении нового для науки вируса, сколько в открытии нового, ранее не известного эволюционистам способа ускоренной сопряженной и целенаправленной эволюции двух организмов.

Анатолий Хортицкий