Що це, чорт візьми? Це питання вчені ставлять щодня, намагаючись з’ясувати, як різні живі істоти пов’язані між собою. Відповіді не прості або тривіальні. Біологічні приналежності використовуються не тільки для побудови каталогу життя, але й для того, щоб зрозуміти, як життя перетворилося на його безліч форм.

Віруси є чудовий приклад. Вони становлять проблему для біологів, тому що у них немає клітин і тому вони не потрапляють у жодну з трьох основних груп чи «доменів» життя, які мають усі інші організми - бактерії, археї (інша форма мікроба) та еукаріоти (рослини, тварини та гриби та інші). Деякі вчені стверджують, що віруси не вважаються живими організмами, а краще сприймаються як генетичний матеріал -ізгої, який не може розмножуватися самостійно і потребує захоплення клітин -господарів. Інші вважають, що віруси еволюціонували з клітинних організмів і тому вважаються четвертою сферою життя.

Остання теорія була підкріплена відкриття десять років тому гігантських вірусів, більш схожих на клітинні форми життя. Але нове дослідження, опубліковано в журналі Science, щодо геномів цих гігантських вірусів ставить цю ідею під сумнів. Тож чи доведеться вченим знову починати пошуки походження вірусів?

Віруси - це крихітні мінімалістичні істоти, які відходять від нюансів клітинного життя. Вони зазвичай є складається з генетичний матеріал (ДНК або її молекулярна двоюрідна сестра РНК), часто оточений білковою оболонкою, званою капсидом, іноді з додатковими шарами, запозиченими з клітини -господаря. Віруси можуть розмножуватися всередині клітини -хазяїна, зламуючи її метаболізм, і кожна сфера життя заражається різними версіями цих клітинних присідальників.

Ця величезна залежність від клітин -господарів штовхає їх на межі визначення життя, дехто вважає їх живими, а інші мертвими. Не дивно, що більшість історій про зомбі пов’язані з вірусом. Можливо, було б простіше вважати віруси неживими. Велике питання: звідки вони беруться?

Конкуруючі теорії Спробуйте пояснити, як розвивалися віруси. Один зображує віруси як нащадків давньої лінії клітинних організмів, які мешкали в інших клітинах і спрощували їх структуру з плином часу. Це зробило б їх єдиними, хто вижив із давно втраченої четвертої сфери життя, яка залишила позаду клітинну організацію. Якби віруси еволюціонували з живих організмів, то зараз має сенс вважати їх живими.

Агенти -шахраї

Інша теорія припускає, що віруси почалися як генетичні агенти -шахраї, бродяги в геномі, які врятувалися від їх клітинного утримання. Вони можуть бути пов'язані з стрибаючі гени які можуть скопіювати або вирізати себе з геному, а потім вставити себе в інші частини ДНК. У цьому випадку віруси були б результатом молекулярних аварій, які стали еволюційно стабільними. Це означало б, що вони ніколи не були повноцінними живими організмами, так само як комп’ютерний вірус не є повноцінним комп’ютером.

Обидві ці пропозиції мають свої недоліки. Перший не пояснює, наскільки прості віруси. Немає інших відомих організмів з таким надзвичайним ступенем спрощення. З іншого боку, друга теорія не пояснює, чому віруси настільки складніші, ніж інші рухливі генетичні елементи, жоден з яких не має нічого подібного з капсидним покривом.

Потім, у 2004 році, вчені відкрив своєрідний гігантський вірус (або "гірус"), який, здавалося, схилив баланс на користь вірусів клітинного походження. Їх неспроста називають гігантськими. Деякі в десять разів більші як за розміром, так і за довжиною геному, ніж наш улюблений вірус грипу аж 2,500 генів порівняно з мізерним 11.

Цей додатковий генетичний матеріал містить інструкції щодо створення білків, чогось, чого так не вистачає іншим вірусам, але є у всіх інших формах життя. Молекулярна система не є повною, і гіруси все ще повинні проникати в клітини, щоб виробляти більше гірузів. Але припускають деякі дослідники що ці гени можуть бути залишками клітинного минулого, підтверджуючи існування четвертої сфери життя.

З іншого боку, стрибкова генетична природа вірусів робить їх схильними брати гени з інших організмів. Це спонукало інші сперечатися що всі ці додаткові гени у гірусів є продуктами еволюційного крадіжки.

Гігантська проблема

Тепер а Нове дослідження підтвердив «запозичену» природу всіх цих генів у вірусів. У дослідженні використовуються найсучасніші методи, названі секвенуванням наступного покоління (NGS), для складання карти ДНК, видобутої з очисних споруд у Клостернойбурзі, Австрія. В останні кілька років дослідження на основі NGS виявили незліченну кількість нові типи форми життя, і в цьому випадку NGS виявила абсолютно нову лінію гігантських вірусів - клоновірусів.

Серед усіх гірусів клоновіруси мають найбільший набір генів, які беруть участь у виробленні білків. Порівнюючи геноми різних гігантських вірусів і ретельно відновлюючи їх еволюцію, дослідники переконливо показують, що механізм виробництва білків у цих гірусах є відносно недавнім генетичним доповненням, а не обрізками більшого геному предка.

Дослідження стверджує, що клітини -господарі, які намагалися викрасти ці віруси, можливо, розробили стратегію захисту, засновану на приховуванні білків від загарбників. Потім віруси адаптувалися, включивши деякі з цих генів у свій геном. Дослідники дійшли висновку, що гігантські віруси, проаналізовані в цьому дослідженні, багато разів еволюціонували від менших вірусів, відкидаючи ідею, що вони виникли з клітинних форм життя.

Однак нові дані не вбивають віруси повністю. Нові вугри на дереві життя відкриваються щодня, і нове відкриття все ще може забезпечити зв'язок між клітинним та позаклітинним життям - або довести зворотне. До тих пір ми будемо продовжувати думати про природу життя, стосунки між зомбі та вірусами, і задаватись питанням "що це, до біса?"

про автора

Джорді Папс, викладач Школи біологічних наук, Університет Ессекса

Ця стаття була спочатку опублікована на Бесіда. Читати оригінал статті.

Суміжні книги

at InnerSelf Market і Amazon