Gigantyczne wirusy mogą być przodkami wszystkich istot żywych

Jean-Michel Claverie (Jean-Michel Claverie) i Chantal Aberzhel (Chantal Abergel) - światowej sławy wirusolodzy, który poświęcił karierę studiując gigantyczne wirusy. Otworzyli pitovirus po spędzeniu 30 tysięcy lat w syberyjskim lodem i przeżył po tylu latach trudnych warunkach.

Odkrywania natury niezwykłych olbrzymich wirusów, naukowcy odkryli, że mają one znacznie bardziej dziwne właściwości niż można było oczekiwać. Przede wszystkim, w przeciwieństwie do większość wirusów pitovirus ma bardzo duże rozmiary - jest to nawet bardziej niż niektóre bakterie. Ale najbardziej zaskakujące, nie jest całkowicie zależne od organizmu gospodarza, jak powinien wirusy i jest zdolny do wytwarzania niektórych etapów replikacji niezależnie.

Ponadto stosunkowo duża liczba genów pitovirusa różni się od zestawu genetycznej innych wirusów, które najczęściej mają tylko cztery geny. Pitovirus również pięćset, a niektóre z nich są stosowane do realizacji złożonych zadań, takich jak tworzenie białek i odzyskiwania replikacji DNA.

Z powodu tych dziwnych właściwościach Aberzhel Claverie i zasugerował, że był to gigantyczny wirus może być kluczem do rozwikłania pochodzenie życia na Ziemi. Przypomnijmy, że zwykłe wirusy biolodzy nawet do sfery życia nie jest postój, i nazywają je non-komórkowe czynniki zakaźne.

"Zazwyczaj wirusy polegać na komórkowych mechanizmach organizmach gospodarza, które powinny im pomóc w replikacji. Dlatego potrzebują komórki cudzych korzystać z tych mechanizmów na ich korzyść. Innymi słowy, wirus nie może przetrwać bez komórek"- mówi Jack Szostak (Jack Szostak), znany biochemik z Uniwersytetu Harvarda i laureat nagrody Nobla.

Niektórzy naukowcy twierdzą, że odkrycie olbrzymich wirusami może okazać nasze zrozumienie tych czynników zakaźnych. Sugerują oni, że przodkowie współczesnych wirusów mogą dostarczyć "surowce" dla rozwoju życia komórkowego i pomógł zróżnicowanie organizmów żywych i tworzenia różnego rodzaju.

"Gigantyczne wirusy są doskonałym przykładem tego, jak świat z prostego wirusa elementy mogłyby przekształcić się w coś znacznie bardziej złożonego"- mówi Jewgienij Kunin (Eugene Koonin), biolog obliczeniowy w US National Institutes of Health, który opisał swoją teorię na temat pochodzenia wirusowego życia w artykule opublikowanym w Journal of Microbiology and Molecular Biology recenzji.

Kunin i inne wirusolodzy stopniowo gromadzić dowody, że elementy virus-like pobudziły niektóre z najważniejszych etapów życia formacji: ewolucja DNA i tworzenia pierwszego podziału komórki życia w trzech domenach -Archives, bakterii i eukariontów. Archaea i bakterie, jednokomórkowe organizmy, które istniały na długo przed pojawieniem się eukariontów, które powstały w wyniku fuzji dwóch pierwszych domen.

Pitovirus którego długość wynosi 1,5 mikrometra (zdjęcia Jean-Michel Claverie Chantal Abergel).

Wideo: 5 mitycznych stworzeń, które mogą istnieć

Powszechnie akceptowana teoria o pochodzeniu wirusów powiedzieć, że były one albo zdegenerowane komórki, które utraciły zdolność do autonomicznej replikacji lub genów z jakiegoś powodu opuścił granice z żywej komórki. Gigantyczne wirusy, po raz pierwszy opisana w 2003 roku, podważa autorytet tych dwóch teorii, ponieważ jest to całkowicie nowy i niezwykły rodzaj organizmu.

Naukowcy wzięli lat zidentyfikować gigantyczne wirusy. Najpierw myśleli, że stoją one w obliczu bakterii, ponieważ struktura posiadała w przybliżeniu taki sam rozmiar jak wielu bakterii. Ponadto, w wyniku przetwarzania danej substancji chemicznej, która barwi tylko niektóre bakterie, wirusy gigant kupił jasny niebieski kolor. Jednak pomimo tego wszystkiego, wszystko stara się rozwijać organizm w laboratorium okazało się daremne. Pozostawiając eksperymentów, naukowcy umieścili unikalny przykład w zamrażarce.

Film: Top Fakt - Wszelkie kwestie

Około dziesięć lat później, doktoranci zabrał ciało i zaniósł go do laboratorium do Raoul Didier Didier Raoult (), francuski mikrobiolog, który specjalizuje się w bakteriach, które są trudne do uprawy w warunkach laboratoryjnych. Po pierwsze, aby studiować detektywa organizmu uznać to potężny mikroskop elektronowy.

Jednocześnie pracowaliśmy z Raul Claverie i Aberzhel, ale na innym projekcie. Natychmiast rozpoznał kształt podobny do wirusa, pomimo wielkości badanego organizmu lub innych jego niezwykłych właściwościach. Wirusologami natychmiast podjął badania genomu wirusa olbrzymiego i znalazł się w jego DNA tysięcy genów, które jest jeszcze większe niż niektóre bakterie. Następnie naukowcy nazwali ciało Mimiwirus (od naśladując mikrob wirus lub "Wirus, naśladując mikrob") Na co ameba zajęło bakterii i próbował połknąć.

Claverie i Aberzhel dawna podejrzewali, że olbrzymie wirusy powinny być szeroko rozpowszechnione w przyrodzie, ale niezauważone ze względu na ich wielkość. Zabrali próbek wody roi się od ameby, niemal w każdym odwiedzanym miejscu. Te dwa obrazy (jeden z Melbourne, druga z wybrzeży Chile) odkryli jeszcze większe wirusa i nazwał go pandoravirusom.

"Każdy eksperyment powtórzono 10 razy. Wirus był tak niezwykły, że myśleliśmy, że gdzieś popełnił błąd"- wspomina Aberzhel.

Od pandorawirus miał uderzająco dużą liczbę genów, około 2500 sztuk, naukowcy zdecydowali, że nadszedł czas, aby odnieść olbrzymie wirusów do nowej formy życia. Najbardziej zaskakujące jest to, że ponad 90% genów wirusa nie miał nic wspólnego z innych organizmów, które zamieszkują Ziemię.

Później Claverie i Aberzhel pitovirus okazało się, że przewyższa pandorawirus w rozmiarze i nie są gorsze od niego pod względem liczby genów. Niezwykłe puli genowej zmusiła naukowców myśleć o pochodzeniu olbrzymich wirusów. Ponieważ geny patogenu są bardzo różni się od innych organizmów, biolodzy sugerowali, że olbrzymie przodkowie wirusy pojawiły się na bardzo wczesnym etapie powstania życia.

Idea ta jest sprzeczna z ogólnie przyjętej teorii, że wirus pochodzi z bardzo najnowszej historii ewolucji życia. Ale jeśli wirusy mogą pojawić się przed powstaniem życia komórkowym?

Kunin i jego współpracownicy uważają, że wirus został poprzedzony życia komórek. Według jego teorii, zwany "wirusowy świat" (Wirus świata), dzisiejsze wirusy przodkowie powstał kiedy całe życie wciąż pływające w wodach informacji genetycznej Ziemi aminokwasów i lipidów. Najwcześniejsza próbka materiału genetycznego, które może być RNA segmenty ze stosunkowo małego zestawu genów, które często pasożytami inne formy protolife tworzenie kopii samych siebie.

te "łysy" Dużo informacji genetycznej jest stale wymieniać geny, biorąc jednostek drugorzędnych i zwalniania sąsiadów, że zostały one już potrzebne. Z biegiem czasu, mówi Kunin, pasożytnicze elementy genetyczne były w stanie rozmnażać się na własną rękę i stać się nowoczesne wirusy, które wciąż nie może istnieć bez obcych komórek. I geny, na których są parasitized zanim zaczął tworzyć bariery, aby chronić się przed darmozjadów genetycznych, a więc w końcu nie było życie komórkowej.

Teoria wirusowa świat jest zasadniczo podobny do świata RNA, który mówi, że życie po raz pierwszy pojawił się w postaci RNA małych obszarów, które powoli ewoluowały w złożonym DNA gospodarza. Obie wersje są spójne w sposób jak pierwszy materiał genetyczny, ale różnią się, gdy pojawiła się ona pierwszy wirus - przed lub po komórkach.

Zwolennicy tego, że wirusy pojawiły się najważniejsze, działa kilka ważkie dowody. Po pierwsze, wiele wirusów znacznie przekracza różnorodność życia komórek. A jeśli wirusy zostały produkt wtórny, byliby znacznie uboższy zdywersyfikować ponieważ komórki będą zawierać całe spektrum dostępnych genów wirusów.

"Ten sam dylemat pojawia się, gdy mówimy o pochodzeniu człowieka. Wiemy, że ludzie - ludzie z Afryki, jak różnorodność genetyczna wśród mieszkańców tego kontynentu jest o wiele bardziej niż w jakiejkolwiek innej części świata. Jeśli jest to prawdą dla ludzi, dlaczego nie jest to prawdą dla wirusów?" - pyta Kunin.

Film: Co one spryskiwane? Film jest o Chemtrails i himtreylah

Po drugie, wirusy są znacznie bardziej "twórczy"Jeśli chodzi o samo-reprodukcji. Komórki mają tylko dwa sposoby do replikowania ich DNA: jedną bakterię, a z drugiej - Archaea i Eukariota. Wirusy są pozostali.

Mimiwirus, jeden z pierwszych olbrzymich wirusów, naukowcy odkryli, (rys Wikimedia Commons).

Jest jeszcze jedna teoria pośredni, w którym stwierdza się, że wirusy mogą pojawić się po prymitywnych komórek i aktualne. Niektóre wirusy, które infekują trzy różne dziedziny życia, mają pewne wspólne białek, co sugeruje, że wirusy ewoluowały przed pojawieniem się życia we współczesnym znaczeniu. Jednak, według zwolenników teorii świata wirusowe, wirusy istniały na długo przed pojawieniem się przodka wszelkiego życia na Ziemi.

Badanie olbrzymich wirusów doprowadziło do niemal filozoficzne pytanie, które jest życiem. Według standardowej rozdzielczości, tradycyjne wirusy nie są żywymi organizmami, ponieważ są one w stanie replikować własnych genów i powinien "kraść" w komórkach gospodarza.

Wideo: 5 powodów naukowych dla zombie istnienia - My Top Ten

Ale olbrzymie wirusy są gdzieś pośrodku pomiędzy bakteriami i wirusami wspólnych. Mają niektóre z genów biorących udział w replikacji, co wskazuje na możliwość istnienia ich stadium rozwoju, w którym mogą być one niezależne organizmy.

Niektórzy badacze twierdzą, że z tego powodu muszą podjąć osobną domenę w drzewie życia. W tym samym korzyścią jest fakt, że olbrzymie wirusy posiadają unikalne geny tylko dla siebie, nie podobne do innych.

Jednak olbrzymie wirusy zostały pogrupowane w większej rodziny wirusów zwanych dużych cytoplazmatycznych wirusów DNA, który obejmuje również wirus ospy. Gigantyczne wirusy są znacznie bardziej skomplikowane niż te, które powoduje ospę, więc naukowcy zdecydowali, że powstały one później w historii ewolucyjnej. Jednak dalsze prace naukowców wskazał, że wirusy te ewoluowały znacznie wcześniej niż oczekiwano.

Gustavo Caetano Anoles (Gustavo Caetano-Anolles) z University of Illinois w Urbana-Champaign prześledzić historię ewolucyjną białek występujących w wielu olbrzymich wirusów w badaniu w 2012 r. Jego praca pokazuje, że gigant wirusy są formą życia, która jest albo poprzedzone lub współistniały z ostatniego uniwersalnego wspólnego przodka wszystkich żyjących istot.

Jeśli gigantyczne wirusy stara jak pracach Caetano Anolesa historia biologiczna Ziemi musi być radykalnie zmieniony. W tym przypadku główną rolę w pochodzeniu życia odgrywają wirusy. Może to również oznaczać, że wirusy są jednym z dominujących sił w ewolucji naszej planety, i że każdy organizm ma swój własny wirusowe przeszłości.

Shostak uważa, że ​​wirusy były rzeczywiście potężną siłą ewolucyjną, a które ewoluowały one wcześniej niż naukowcy dotychczas sądzono. Jednakże wskazuje na znaczące różnice pomiędzy pasożytniczych elementów genetycznych części materiału genetycznego, które są wykorzystywane przez inne części materiału genetycznego do tworzenia kopii samych siebie i prawdziwej, wirusy, które nie może istnieć bez klatki.

"Kiedykolwiek wymieszać kilka małych cząsteczek RNA, można dostać kilka sekwencji pasożytniczych, które są dobre tylko dlatego, że mogą być szybko powielane. Aby upewnić się, że sekwencje te stały się podobne do współczesnych wirusów, muszą pasożytują na żywej komórki, a nie tylko kolejna nić RNA"- Shostak powiedział.

Zwolennicy teorii wirusowych światowe wskazują, że komórki nie mogła wyewoluować bez udziału wirusów: iść z RNA na DNA, wymaga enzym odwrotnej transkryptazy i są zawarte tylko w wirusie, ale nie w komórkach.

Claverie i Aberzhel, jednak uważa się, że wirusy z komórek osiągnięty. Oferują one innego wytłumaczenia dla niezwykłego zestawu genów w gigantycznych wirusów: prawdopodobnie pochodzą z tych komórek, które do tej pory stały się już wymarły.

Według tej teorii, przodek olbrzymich wirusów utracił zdolność do replikacji jako samodzielna forma życia i był zmuszony polegać na innych komórkach skopiować własne DNA. Fragmenty tych genów komórek starożytnych przetrwał w nowoczesnym Mimiwirus, pandoravirusah pitovirusah i które mogą być logicznym wytłumaczeniem obecności unikatowych genów.

"We wszystkich żywych istot nie może być pojedynczy wspólny przodek. Na początku historii było wiele komórek organizmów żywych, które konkurują ze sobą i pozostawione zwycięzcą, które legły u podstaw życia, jakie znamy dzisiaj"- mówi Claverie.

Spór na ten temat jest mało prawdopodobne, aby wkrótce ustępują. Ale wirusolodzy już szuka nowego wirusa, który może olbrzymiego rzucić światło na Historia życia na Ziemi jako całości.