Капсид мімівірусу, заповнений часточками вірусу – “супутника”. Електронномікроскопічна фотографія Дідьє Рауля.
Віруси є окремим випадком біологічної різноманітності: вони досить складні для того, щоб не губитися серед молекул, але позбавлені певних функцій, котрі властиві категорії живих організмів. Досі точаться жваві дебати стосовно того, чи слід вважати віруси живими, чи просто різновидом молекулярної складності. Віруси містять одну з нуклеїнових кислот (ДНК чи РНК) і можуть, завдяки її наявності, синтезувати протеїни (не самостійно). Але за винятком наявності генетичного матеріалу для репродукції, вони не можуть ні рости, ні здійснювати метаболізм, ні самостійно розмножуватися, а ці властивості є загальними для всіх живих організмів. Однак, певні віруси, такі як ATV вірус архей, можуть змінювати свою конформацію. ATV видовжується при дії певних умов (зокрема температури), що створює враження ніби він здатний бути мобільним, адаптуючись до навколишнього середовища. Інші віруси виявляють феноменальну складність: Mimivirus має в геномі близько 1,2 мільйона пар основ, які утворюють приблизно 1200 генів, а це більше, ніж у деяких найменших бактерій.
Звичайною справою для вірусу є проникнення в клітину та привнесення свого власного генетичного матеріалу в клітину хазяїна, при цьому нерідко відбувається інтегрування геному вірусу в геном клітини-хазяїна, життєдіяльність клітини зазнає змін, а для відтворення вірус використовує клітинну машинерію хазяїна. Така примусова інтеграція, як правило, призводить до порушень та змін у функціонуванні клітини. Вона перемикається на відтворення копій вірусу, який, таким чином, здійснює генетичний паразитизм, а під час виходу віріонів з клітини, вони можуть розірвати мембрану, – у такому випадку клітина гине. Цикл починається знову, коли здорові клітини інфікуються новими віріонами.
Вже давно підозрювали, що віруси відіграють роль векторів еволюції, оскільки внесення свого власного генетичного матеріалу вірусом у геном хазяїна не завжди супроводжується загибеллю останнього. Деякі віруси постійно еволюціонують перебуваючи в організмі хазяїна, а той помирає не від вірусної інфекції, а з інших причин. Інші віруси інфікують клітини і зумовлюють те, що вони набувають нових функцій, залишаючись при цьому життєздатними, – аж до тієї міри, що це співіснування можна назвати взаємовигідним симбіозом. Примусове уведення генетичного матеріалу може видатися шкідливим, але іноді воно становить особливий різновид еволюції, при якому клітини набувають нових властивостей, котрі не були ними успадковані. Йдеться про так зване горизонтальне перенесення генів (існують і інші різновиди горизонтального перенесення, не лише віруси причетні до цього явища).
Віруси широко висвітлюються у ЗМІ, головним чином, як шкідливе джерело хвороб людини, тварин, іноді рослин. Однак, кожен живий організм може стати хазяїном для вірусу, при чому, страждатиме він не завжди: це стосується тварин, рослин, а також грибів, бактерій… Віруси, що уражують останніх називаються бактеріофагами.
Вірофагія: вірус-“супутник”
До 2008 року, одначе, були невідомими віруси, здатні уражувати інші віруси: це випадок вірусу -“супутника”, описаного Дідьє Раулем та його командою, маленького вірусу (50 нм на 70 нм), що спонукав авторів кваліфікувати відкрите явище як вірофагію (буквально “пожирання вірусів”, тобто, у даному випадку, один вірус є хазяїном для іншого вірусу). Вірус -“супутник” уражує гігантські віруси, такі як Mimivirus та Mamavirus, котрі є найбільшими відомими вірусами. Вони, у свою чергу, уражують амебу Acanthamoeba castellanii.
Вірус -“супутник” отримав таку назву завдяки первинному уявленню про нього: вважалося, що це сателіт, утворений фрагментами нуклеїнових кислот, що часто знаходяться в асоціації з вірусами. Ретельніші спостереження, тим часом, показали, що він є цілком окремим вірусом, представником нової, раніше невідомої, родини. Він складається з 18343 пар основ, поєднаних у подвійному ланцюзі ДНК.
Сам по собі, вірус – “супутник” нездатний відтворюватися, навіть перебуваючи всередині амеби. Потрібно, щоб амеба була інфікована мімівірусом, тоді “супутник” може інфікувати цей вірус, отримуючи змогу використати його для власної репродукції. При цьому, сам мімівірус також відтворюється, використовуючи для цього клітинну машинерію організму амеби.
За прикладом численних вірусів, вірус – “супутник” спричинює деяку шкоду своєму хазяїну, мімівірусу. Він провокує зниження його репродукції та викликає вади розвитку, які характеризуються морфологічними аномаліями. Вірус – “супутник” виявляє агресивність по відношенню до свого хазяїна, – іноді знаходять порожні капсиди мімівірусів, усередині яких перебувають по декілька часточок вірусу – “супутника”.
Власний геном вірусу – “супутника” є дивовижним: він не тільки інтегрується з геномом гігантських вірусів, але й містить гени, запозичені в представників інших доменів живого. У ньому виявлено 3 гени, гомологічних з генами мімівірусів, один ген архей і два гени, близькі до генів бактеріофагів, є також один ген, що ідентифікується у певних вірусів, котрі уражують еукаріот. Таким чином, вірус – “супутник” презентує генетичні елементи, аналогічні до нуклеотидних послідовностей, виявлених у кількох різних царствах.
Такий незвичайний склад є важливим з кількох причин: з одного боку, геном вірусу – “супутника” та його функціонування є дуже цікавими прикладами феномену горизонтального перенесення генів, що дозволяє різним організмам “обмінюватися генами”, і, наприклад, здобувати імунітет та несприйнятливість (до тих чи інших чинників), чи нові властивості, шляхом простого контакту (чи, що наразі відомо, в результаті паразитизму). З іншого боку, це перший відомий приклад такого кшталту горизонтального перенесення генів, при якому один вірус привносить генетичний матеріал в геном іншого вірусу, у цьому випадку – гігантського. Припускається, що цей механізм є фактором еволюції вірусів, що може мати велику важливість для вивчення розвитку вірусів, як і самого життя, особливо тих періодів, протягом яких на Землі не було інших організмів, за винятком одноклітинних.
Джерело: Nature-extreme
Переклад з французької: Юрій Косенко
