|
Исследователи выявили более 5500 новых вирусов в океане
|
|
|
|
Анализ генетического материала в океане выявил тысячи ранее неизвестных РНК-вирусов и удвоил количество типов или биологических групп вирусов, которые, как считается, существуют, согласно новому исследованию, опубликованному группой исследователей в журнале Science. РНК-вирусы наиболее известны своими заболеваниями, которые они вызывают у людей, от обычной простуды до COVID-19. Они также заражают важные для человека растения и животных. Эти вирусы несут свою генетическую информацию в РНК, а не в ДНК. РНК-вирусы развиваются гораздо быстрее, чем ДНК-вирусы. В то время как ученые каталогизировали сотни тысяч ДНК-вирусов в их естественных экосистемах, РНК-вирусы были относительно не изучены.
|
|
|
|
Однако, в отличие от людей и других организмов, состоящих из клеток, у вирусов отсутствуют уникальные короткие участки ДНК, которые могли бы действовать как то, что исследователи называют генетическим штрих-кодом. Без этого штрих-кода попытка различить разные виды вирусов в дикой природе может оказаться сложной задачей. Чтобы обойти это ограничение, мы решили идентифицировать ген, кодирующий определенный белок, который позволяет вирусу воспроизводить свой генетический материал. Это единственный белок, общий для всех РНК-вирусов, потому что он играет важную роль в их размножении. Однако каждый РНК-вирус имеет небольшие различия в гене, кодирующем белок, который может помочь отличить один тип вируса от другого.
|
|
|
Итак, мы проверили глобальную базу данных последовательностей РНК планктона, собранных в ходе четырехлетнего глобального исследовательского проекта экспедиции Tara Oceans. Планктон – это любые водные организмы, которые настолько малы, что могут плыть против течения. Они являются жизненно важной частью пищевых сетей океана и часто являются носителями РНК-вирусов. Наш скрининг в конечном итоге идентифицировал более 44 000 генов, которые кодируют вирусный белок.
|
|
|
|
Наша следующая задача заключалась в том, чтобы определить эволюционные связи между этими генами. Чем более похожими были два гена, тем более вероятно, что вирусы с этими генами были тесно связаны. Поскольку эти последовательности развились так давно (возможно, еще до появления первой клетки), генетические указатели, указывающие, где новые вирусы могли отделиться от общего предка, со временем были утеряны. Однако форма искусственного интеллекта, называемая машинным обучением, позволила нам систематически организовывать эти последовательности и обнаруживать различия более объективно, чем если бы задача выполнялась вручную.
|
|
|
|
Мы идентифицировали в общей сложности 5504 новых морских РНК-вируса и удвоили количество известных типов РНК-вирусов с пяти до 10. Географическое картирование этих новых последовательностей показало, что два из новых типов были особенно распространены в обширных океанических регионах с региональными предпочтениями в умеренном климате. и тропические воды (Taraviricota, названные в честь экспедиций Тара Океан) или Северного Ледовитого океана (Arctiviricota).
|
|
|
|
Мы полагаем, что Taraviricota может быть недостающим звеном в эволюции РНК-вирусов, которое исследователи давно искали, соединяя две разные известные ветви РНК-вирусов, которые различались по способу репликации. Эти новые последовательности помогают ученым лучше понять не только эволюционную историю РНК-вирусов, но и эволюцию ранней жизни на Земле. Как показала пандемия COVID-19, РНК-вирусы могут вызывать смертельные заболевания. Но РНК-вирусы также играют жизненно важную роль в экосистемах, потому что они могут заражать широкий спектр организмов, включая микробы, влияющие на окружающую среду и пищевые сети на химическом уровне.
|
|
|
|
Определение того, где в мире живут эти РНК-вирусы, может помочь выяснить, как они влияют на организмы, управляющие многими экологическими процессами, управляющими нашей планетой. Наше исследование также предоставляет улучшенные инструменты, которые могут помочь исследователям каталогизировать новые вирусы по мере роста генетических баз данных. Несмотря на то, что было выявлено так много новых РНК-вирусов, по-прежнему сложно определить, какие организмы они заражают. Исследователи также в настоящее время ограничены в основном фрагментами неполных геномов РНК-вирусов, отчасти из-за их генетической сложности и технологических ограничений. Нашими следующими шагами было бы выяснить, какие гены могут отсутствовать и как они изменились с течением времени. Обнаружение этих генов может помочь ученым лучше понять, как работают эти вирусы.
|
|
|
|
Источник
|
