У кислотному потічку Lemonade Creek, що протікає територією національного парку Йеллоустон (США), вчені виявили гігантські віруси, які можуть бути залишками ранньої біосфери. Дослідження, опубліковане 8 травня 2024 року в журналі Communications Biology, показує, що ці віруси можуть існувати понад 1,5 мільярда років. Їхній генетичний код нагадує місцеві мікроорганізми, а розміри настільки великі, що вони уникають стандартної фільтрації. Про це передає КРВ.медіа з посиланням на дослідження.
Гарячі джерела — природні капсули часу
Гарячі джерела Йеллоустона — не лише туристична принада, а й цінне середовище для вивчення еволюційних процесів. Ці джерела, які з’являються, пересихають і знову активізуються протягом геологічного часу, зберігають умови, подібні до тих, що існували на молодій Землі.
Одним із таких середовищ є потічок Lemonade Creek — вузький струмок із яскраво-зеленим килимом з водоростей. Температура води в ньому стабільно тримається близько 44 °C, а рівень кислотності сягає pH 2. Тут ростуть червоні водорості Rhodophyta і живуть мікроорганізми, здатні витримувати екстремальні умови, зокрема високу концентрацію сірки й токсичних речовин на кшталт миш’яку.
Гігантські віруси: що це і як їх виявили
Гігантські віруси — це віруси, розмір яких може перевищувати деякі бактерії, а геноми сягати понад мільйон пар основ. Такі організми не проходять крізь фільтри, що зазвичай застосовуються для вивчення вірусів, тому часто залишаються невловимими для стандартних методів аналізу.
Команда вчених із Rutgers University та інших установ дослідила ДНК із водоростей, прилеглого ґрунту та міжкам’яних проміжків. Вони відсіяли відомі послідовності бактерій, архей і водоростей, отримавши близько 3 700 вірусних фрагментів. З них майже дві третини належали до класу гігантських вірусів.
Застосовуючи комп’ютерну реконструкцію, дослідники зібрали майже повні геноми близько 25 різних вірусів. Вони виявили, що ці віруси мають ті самі «уподобання» до трилітерних кодонів, які кодують білки, що й місцеві мікроорганізми. Це свідчить про довготривалу еволюційну взаємодію, а не про випадкове занесення вірусів ззовні.
Побудоване «родове дерево» вірусів показало, що одна з ліній Lemonade Creek розгалужується поблизу основи вірусної еволюції. Це дозволяє припустити, що зв’язок цих вірусів із червоними водоростями сягає щонайменше 1,5 мільярда років.
«Зв’язки між цими вірусами й їхніми хазяями дуже давні», — зазначив геномний біолог Дебашиш Бхаттачар’я з Rutgers University. Такий висновок підтримується структурою білків вірусів, які щільно упаковані й стійкі до високих температур.
Мікробіолог Саймон Ру з Національної лабораторії Лоуренса Берклі, який не брав участі у дослідженні, підкреслив: «Розуміння еволюції вірусів може стати ключем до розгадки
Роль вірусів у перенесенні генів
Багато мешканців гарячих джерел пристосувалися до життя в екстремальних умовах завдяки генам, «позиченим» у інших організмів. Як складні клітини, як-от водорості, отримують ДНК від бактерій або архей — залишається загадкою.
Біохімік Андреас Вебер з Університету Гайнріха Гайне у Дюссельдорфі вважає, що саме гігантські віруси можуть бути «генетичними посередниками». Вони заражають бактерій або архей, вбирають їхні гени, а потім переносять їх до своїх нових хазяїв — наприклад, до водоростей. Це може пояснити дивовижну генетичну гнучкість організмів у подібних середовищах.
Зразки з Lemonade Creek показали, що навіть сусідні ділянки — водорості, ґрунт і каміння — мають різні вірусні спільноти. Це свідчить про обмежену циркуляцію вірусів і про значно більшу складність вірусної екології, ніж вважалося раніше.
Гігантські віруси в Йеллоустоні — не єдина знахідка. В інших джерелах парку, зокрема у Midway Geyser Basin, вчені виявили віруси серед архей — мікроорганізмів, що живуть при температурах до 92 °C та в кислотних умовах (pH до 1).
Вірусолог Марк Янг з Університету штату Монтана наголошує: «Ми очікуємо знайти віруси всюди, де є життя». Саме завдяки заповідному статусу Йеллоустона можливі такі відкриття, які розширюють межі біології.
«Це відкриття дає NASA інструмент для пошуку життя в екстремальних умовах на інших планетах», — додає Янг.
Дослідження також має прикладне значення. Ферменти, здатні функціонувати при високих температурах, можуть бути використані у медичних діагностиках або промисловості. Окрім того, гігантські віруси демонструють механізми еволюції, що можуть бути корисними для астробіології.
Раніше ми також писали, що арктичне потепління може вивільнити давні віруси
