Při vzniku života zřejmě hrály klíčovou roli obří viry

Záhadné obří viry

Obří viry od svého objevu v roce 2003 nepřestávají vědce fascinovat. Tyto organismy mohou být větší než některé bakterie, jejich genomy jsou mnohonásobně masivnější než u většiny ostatních virů, a navíc sdílejí některé vlastnosti s bakteriemi a dalšími buněčnými formami.

Dlouho nebylo jasné, zda vznikly redukcí jednobuněčných organismů, nebo naopak expanzí malých virů. Důkazy nasvědčují spíše tomu, že si obří viry postupně zvětšovaly svou genetickou informaci jednak kopírováním svého původního genomu, jednak také integrací genů hostitelských buněk. Některé obří viry si uchovaly bílkovinný obal – kapsidu –, která chrání genom jejich menších příbuzných. I neobalené obří viry však mají ve svém genomu zbytky genů pro kapsidové proteiny.

Yellowstoneská prapolévka

Obří viry byly zatím nalezeny v mořských hlubinách nebo ukryté v genomu některých červených řas. Také žijí v horkých pramenech, jež někteří vědci považují za něco jako časové schránky, které nám poskytují výhled do časného eukaryotického života.

Aby zjistili, jakou roli obří viry zastávají v ekosystému horkých pramenů, zaměřili se vědci z americké Rutgersovy univerzity na Lemonade Creek, yellowstonské zřídlo s velmi kyselým prostředím, jehož teplota se pohybuje okolo 44 °C. Dno tohoto pramene je pokryto tlustou vrstvou řas, které i přes svou zelenou barvu náležejí k rodu ruduch (Rhodophyta). Vědci odebrali vzorky z nánosu řas, okolní půdy a prostoru mezi nedaleko ležícími kameny a osekvenovali v nich přítomnou DNA. Poté přiřadili veškeré známé úseky genetické informace k příslušným archeím, řasám a bakteriím. Zbyla jim DNA přibližně 3700 potenciálních virů.

Dávní souputníci červených řas

Podařilo se identifikovat většinu genomu asi 25 různých typů virů, které se pravděpodobně rozmnožují infekcí červených řas. Vzhledem k tomu, že horké prameny se v průběhu geologických epoch objevují a zanikají, vědci očekávali, že žádný z nalezených obřích virů nebude příliš starý. Předpokládali, že se do nově vzniklých pramenů nastěhovaly okolní viry z chladnějších prostředí a postupně se adaptovaly na vysoké teploty.

Ukázalo se však, že spojení mezi obřími viry a jejich hostiteli z rodu Rhodophyta je prastaré. Virové proteiny také vykazují známky dlouhého přizpůsobení se horkému prostředí – mají sklon ke kratším smyčkám a pevnějšímu sbalení než proteiny přizpůsobené mírnějším podmínkám. I v DNA virů jsou vidět adaptace směrem k variantě genetického kódu využívané organismy žijícími v horkých pramenech. Fylogenetická analýza naznačuje, že spojení obřích virů s ruduchami sahá až do doby před přibližně 1,5 miliardou let.

Viroví prostředníci evoluce

Výsledky studie by také mohly pomoci vyřešit jednu z evolučních záhad. Dosud totiž není známo, jakým způsobem si obyvatelé horkých pramenů navzájem „půjčují“ geny, které jim pomáhají vyrovnat se s vysokou teplotou nebo toxiny (například přítomností arzenu). Zdá se, že prostředníky mezi vyššími organismy by mohly být právě viry, které do svého genomu ochotně přejímají geny bakterií a archeí a poté je při infekci předávají eukaryotickým organismům.

Další možnou úlohou virů pro stabilitu společenství horkých pramenů mohlo být usnadnění přístupu k nutrientům – lýze buněk řas způsobenou virovou infekcí, jež uvolnila do okolí živiny využitelné pro růst ostatních buněk.

(este)

Zdroje:
1. Felipe Benites L., Stephens T. G., Van Etten J. et al. Hot springs viruses at Yellowstone National Park have ancient origins and are adapted to thermophilic hosts. Commun Biol. 2024 Apr 9; 7 (1): 312, doi: 10.1038/s42003-024-05931-1.
2. Pennisi E. Giant viruses played a key role in early life, study in Yellowstone hot spring suggests. ScienceNews, 2024 Apr 09. Dostupné na: www.science.org/content/article/giant-viruses-played-key-role-early-life-study-yellowstone-hot-spring-suggests
3. Petr J. Jak vznikly obří viry. Vesmír. 2023; 102 (5): 248. Dostupné také na: https://vesmir.cz/cz/casopis/archiv-casopisu/2023/cislo-5/jak-vznikly-obri-viry.html