За последнее десятилетие биологи обнаружили несколько ранее неизвестных созданий природы, которые окончательно их запутали своими свойствами, а главное — размерами.
Вся жизнь на Земле делится на три надцарства или домена: бактерии, археи и эукариоты. Вирусы живыми организмами учёные никогда не считали. Вместо этого их называют инфекционными агентами, поскольку воспроизводиться они могут только внутри клеток хозяина. Но недавние открытия учёных заставили их усомниться в этой научной догме.
Первое открытие было сделано в 1992 году, когда биологи обнаружили мимивирус. Он обладал очень крупными размерами — около 500 нанометров в диаметре и 1,2 миллиона пар нуклеотидов. Затем в 2011 году Жан-Мишель Клавери (Jean-Michel Claverie) и Шанталь Абержель (Chantal Abergel) обнаружили ещё более крупный вирус. Он был найден в ходе анализа образцов, собранных у побережья Чили. Мегавирус (Megavirus chilensis) заражал и убивал амёб.
Вся жизнь на Земле делится на три надцарства или домена: бактерии, археи и эукариоты. Вирусы живыми организмами учёные никогда не считали. Вместо этого их называют инфекционными агентами, поскольку воспроизводиться они могут только внутри клеток хозяина. Но недавние открытия учёных заставили их усомниться в этой научной догме.
Первое открытие было сделано в 1992 году, когда биологи обнаружили мимивирус. Он обладал очень крупными размерами — около 500 нанометров в диаметре и 1,2 миллиона пар нуклеотидов. Затем в 2011 году Жан-Мишель Клавери (Jean-Michel Claverie) и Шанталь Абержель (Chantal Abergel) обнаружили ещё более крупный вирус. Он был найден в ходе анализа образцов, собранных у побережья Чили. Мегавирус (Megavirus chilensis) заражал и убивал амёб.
Бактерии и амебы, зараженные крупнейшим и, возможно, самым опасным из ныне известных вирусов, были обнаружены у побережья Чили. По словам ученых, размеры частиц, из которых состоит новый вирус, в 4-8 раз превышают размеры нуклеотидов СПИДа, сообщает британская телерадиокомпания BBC.
Новый вирус, частицы которого оказались настолько большими, что биологи сначала приняли их за бактерии, получил название Megavirus chilensis. "Строительным материалом" вирусов являются молекулы нуклеиновых кислот или нуклеотиды. В них содержится ДНК опасных инфекционных агентов. Геном нового вируса содержит 1 295 175 пар нуклеотидов, с помощью которых кодируются 1120 белков, входящих в состав агента. Размер частиц "мегавируса" составляет 680 нанометров. По этим показателям Megavirus chilensis в 10-20 раз превосходит большинство ныне известных вирусов.
По словам биологов, молекулы "мегавируса" видны в обычный микроскоп, в то время как для того, чтобы рассмотреть частицы всех изученных инфекционных агентов, необходимо специальное электронное оборудование. Нуклеотиды Megavirus chilensis оказались больше, чем молекулы предыдущего рекордсмена среди вирусов – мимивируса, обнаруженного в 1992 году в одной из британских водонапорных башен. Размер молекул мимивируса на двадцать нанометров уступает "мегавирусу", а количество пар нуклеотидов в "британском крепыше" на 77 000 штук меньше, чем в составе чилийского гиганта. Впрочем, как установили британские биологи, мимивирус и Megavirus chilensis являются дальними родственниками.
Ученые отмечают, что крупнейшие вирусы на планете по своему составу сильно напоминают клеточные организмы, многие исследователи даже предлагают отныне называть вирусы не "инфекционными агентами", а живыми существами. Насколько опасен новый вирус для человека, биологам еще предстоит установить.
Открытие мегавируса подтвердилось, когда точно такого же "монстра" обнаружили у берегов Австралии. Он обладает ещё большими размерами — около 1 микрометра в длину и 0,5 микрометров в ширину, а его геном состоял из 1,9-2,5 миллионов оснований. Под микроскопом мегавирус выглядит как большое тёмное пятно, напоминающее бактериальную клетку. При этом по размерам он даже превышает некоторые эукариотические клетки, что само по себе очень удивительно.
Но размеры — это не единственное, что делает гигантские вирусы уникальными: лишь 7% их генов были известны науке ранее.
"Мы вообще не понимали, что это за гены. Обнаружение гигантских вирусов сравнимо с открытием ящика Пандоры. Мы даже не можем себе представить, что будет с биологией после того, как мы изучим их подробнее", — говорит Клавери.
Интересно то, что места, где можно обнаружить гигантские вирусы, расположены в самых разных точках планеты. Во-первых, это говорит о том, что "мегавирусы" могут быть чрезвычайно распространены в природе, а во-вторых — что они довольно неприхотливы.
Самый интересный случай обнаружения вируса Пандоры (Pandoravirus salinus) рассказал Рольф Мишель (Rolf Michel), паразитолог из Центрального института при Медико-санитарной службе Германии (Zentraler Sanitätsdienst der Bundeswehr). Он нашёл гигантский вирус внутри амёбы, которая жила на поверхности контактной линзы женщины, страдавшей воспалением роговицы.
"Когда я прочитал работу своих коллег, то понял, что это был пандоравирус. Но я и не предполагал, что вирусы вообще бывают такими!" — рассказывает учёный.
И всё же вирусы Пандоры не обладают признаками клеточных организмов, таких как бактерии. Они не производят собственные белки, энергию через аденозинтрифосфат и не размножаются с помощью деления клеток. Тем не менее, у них есть несколько ключевых генов и вирусный цикл жизни.
Рассмотрев под электронным микроскопом загадочных созданий, изъятых из организмов амёб, исследователи увидели, что вирусы опустошают клетки хозяина, поглощая белки и ДНК. Из-за их активности разрушается ядро клетки амёбы (или любого другого организма-хозяина), а вирус Пандоры воспроизводится в количестве нескольких сотен копий и оставляет клетку открытой.
Теперь главная задача, которая стоит перед биологами, − определение происхождения гигантских вирусов. Для этого необходимо рассмотреть внимательно их гены и белки, которые они кодируют. Существует гипотеза, что вирусы Пандоры произошли от полноценных клеток. Если она подтвердится, то это будет означать, что предок гигантских вирусов сильно отличался от предков бактерий, архей и эукариотов.
"Мы считаем, что жизнь намного богаче, чем думают люди, и не укладывается в известные науке три домена. Некоторые клетки эволюционировали и стали живыми организмами, а другие избрали путь паразитизма и эволюционировали в вирусы", — поясняет Абержель.
Учёным предстоит провести масштабное исследование этих созданий природы, изучить их природу и происхождение. Кто бы мог подумать, что именно вирусы укажут на бесчисленное многообразие форм жизни и образуют целое новое надцарство.
О предварительных выводах биологов можно почитать в журнале Science в статье Абержель, Клавери и их коллег.