Tek identifikovani džinovski virus krije tragove porekla života

Pitanje porekla života na Zemlji postaje još fascinantnije, ali i složenije kada se zaviri u tajanstveni svet virusa. Ovi mikroskopski entiteti, za koje se veruje da postoje od pojave prvih živih ćelija, značajno se razlikuju od drugih oblika života. Sastavljeni isključivo od genetskog materijala, nemaju sposobnost da sintetišu proteine, koji su neophodni za obavljanje ćelijskih aktivnosti, pa ni za sam život.

Naučnici već dugo pokušavaju da odgonetnu poreklo virusa, način na koji evoluiraju i kako se uklapaju u konvencionalno stablo života. Profesor Masaharu Takemura sa Naučnog univerziteta u Tokiju (TUS) bio je na čelu ove potrage. On je 2001, zajedno sa dr Filipom Belom sa Odseka za biološke nauke Univerziteta Makvori u Sidneju, nezavisno predložio teoriju o virusnom poreklu ćelijskog jedra, poznatu i kao virusna eukariogeneza (termin koji je skovao dr Bel), saopštio je Naučni univerzitet u Tokiju.

Preporučujemo

Prema ovoj hipotezi, jedro eukariotskih ćelija (ćelija čije je jedro ograničeno membranom) poteklo je od velikog DNK virusa, poput poksvirusa, koji je inficirao pretka arheja (jednoćelijskih mikroorganizama). Umesto da ubije domaćina, virus je uspostavio dugotrajno prisustvo unutar citoplazme, vremenom preuzeo esencijalne gene od domaćina i postao ono što danas prepoznajemo kao jedro eukariotskih ćelija. Ovo ukazuje na to da su virusi možda igrali ključnu ulogu u nastanku života.

Danas su u centru ove ideje džinovski virusi koji sadrže DNK, otkriveni 2003. godine. Kada inficiraju ćelije, oni unutar domaćina formiraju specijalizovane strukture nazvane „virusne fabrike“. Neke od ovih fabrika su zatvorene unutar membrane, slično ćelijskom jedru, i u njima se odvija replikacija DNK, što ukazuje na evolucionu vezu između virusa i složenih ćelija.

Poslednjih godina otkriveni su novi tipovi DNK virusa, uključujući članove porodice Mamonoviridae, koji inficiraju akantamebe (vrsta amebe, koja je jednoćelijski mikroorganizam), i blisko povezani klandestinovirus, koji inficira vermamebe (još jedna vrsta amebe iz druge porodice).

Sada, u zajedničkoj studiji objavljenoj u Journal of Virology, prof. Takemura, zajedno sa istraživačima sa Nacionalnog instituta za prirodne nauke (NINS) u Japanu, izveštava o još jednom od ovih džinovskih DNK virusa koji inficiraju amebe. Nazvan je ušikuvirus po jezeru Ušiku u prefekturi Ibaraki u Japanu, gde je izolovan. Ovo otkriće pruža dodatnu podršku hipotezi o virusnom poreklu jedra.

Tim su činili Dživan Be i Narumi Hantori, studenti master studija na Naučnom univerzitetu u Tokiju, zajedno sa dr Rejmondom Berton-Smitom i profesorom Kazujošijem Muratom sa NINS-a.

- Za džinovske viruse se može reći da su riznica čiji svet još nije u potpunosti shvaćen. Jedna od budućih mogućnosti ovog istraživanja jeste da čovečanstvu pruži novi pogled koji povezuje svet živih organizama sa svetom virusa - kaže prof. Takemura.

Džinovski virusi su sveprisutni u životnoj sredini. Međutim, njihova izolacija i dalje predstavlja izazov. Ovi virusi su veoma raznoliki i otkriće ušikuvirusa je izuzetno dragoceno. Novootkriveni ušikuvirus inficira vermamebe, poput klandestinovirusa, i morfološki je sličan članovima porodice Mamonoviridae, naročito meduzavirusu – rodu koji karakteriše ikosaedralni oblik i brojni kratki šiljci na površini kapsida. Ipak, ušikuvirus pokazuje i specifične karakteristike: izaziva poseban citopatski efekat koji uzrokuje da njihovi domaćini vermamebe izrastu u neobično velike ćelije, i poseduje višestruke strukture šiljaka sa jedinstvenim kapicama na površini kapsida, od kojih neki imaju nitaste produžetke koji nisu viđeni kod meduzavirusa.

Pored toga, za razliku od meduzavirusa i klandestinovirusa koji se repliciraju unutar netaknutog jedra domaćina, ušikuvirus razara nuklearnu membranu kako bi proizveo virusne čestice. Ovo ukazuje na filogenetsku vezu između porodice Mamonoviridae koja koristi netaknuto jedro kao virusnu fabriku i džinovskih virusa poput pandoravirusa koji razaraju nuklearnu membranu radi replikacije. Istraživači veruju da su se ove varijacije među virusima možda razvile kao adaptacije na njihove domaćine.

Upoređivanjem ovih strukturnih i funkcionalnih razlika, istraživači počinju da sklapaju mozaik o tome kako su se džinovski virusi diverzifikovali tokom vremena i kako su njihove interakcije sa ćelijama domaćina mogle oblikovati evoluciju složenog eukariotskog života.

- Očekuje se da će otkriće novog virusa srodnog porodici Mamonoviridae, ušikuvirusa, koji ima drugog domaćina, proširiti znanje i podstaći diskusiju o evoluciji i filogeniji porodice Mamonoviridae. Veruje se da ćemo zahvaljujući tome moći da se približimo tajnama evolucije eukariotskih organizama i zagonetkama džinovskih virusa – rekao je prof. Takemura.

Otkriće ovih virusa koji inficiraju amebe moglo bi imati praktične implikacije za zdravstvo. Pošto određene vrste Acanthamoeba mogu izazvati bolesti poput amebnog encefalitisa, razumevanje načina na koji džinovski virusi inficiraju i uništavaju amebe moglo bi jednog dana pomoći naučnicima da razviju nove strategije za prevenciju ili lečenje takvih infekcija.

(Telegraf Nauka/Tokio University of Science)