История зарождения жизни на Земле становится еще более интригующей, когда на сцену выходят вирусы. Ученые полагают, что эти микроскопические частицы существуют с момента появления первых клеток. В отличие от живых организмов, вирусы состоят лишь из генетического материала и не могут самостоятельно производить белки, а потому для выживания и размножения они полностью зависят от клеток-хозяев.
На протяжении десятилетий одной из главных загадок биологии оставалось происхождение вирусов и их место на древе жизни. Новая гипотеза, известная как теория вирусного эукариогенеза, предполагает, что вирусы могли сыграть ключевую роль в появлении сложных организмов. Согласно этой идее, ядро эукариотических клеток – то есть клеток с обособленным мембраной ядром, из которых состоим и мы, – могло произойти от крупного ДНК-вируса. Миллионы лет назад такой вирус мог инфицировать древнюю клетку-архею и вместо того, чтобы уничтожить ее, образовал с ней стабильный симбиоз. Со временем он вобрал в себя гены хозяина и постепенно превратился в то, что мы сегодня знаем как клеточное ядро.
Поддержку этой смелой теории укрепило открытие в 2003 году гигантских ДНК-вирусов. Попадая в клетку, они создают внутри нее особые структуры – «вирусные фабрики», где происходит репликация вирусной ДНК. Иногда эти фабрики окружены мембранами и поразительно напоминают примитивное клеточное ядро, что указывает на возможную эволюционную связь.
Недавнее исследование японских ученых под руководством профессора Масахару Такэмуры из Токийского научного университета добавило весомый аргумент в пользу этой гипотезы. В озере Усику префектуры Ибараки команда обнаружила новый гигантский ДНК-вирус, заражающий амеб. Его назвали «усикувирус» в честь места находки. Этот вирус принадлежит к семейству Mamonoviridae, как и ранее известные медузавирус и clandestinovirus, которые также поражают одноклеточные организмы.
Усикувирус обладает уникальными чертами. Он имеет икосаэдрическую (двадцатигранную) форму, а его поверхность покрыта множеством шипов с необычными «шапочками», некоторые из которых имеют нитевидные отростки, не встречавшиеся у его родственников. Однако главное отличие кроется в стратегии размножения. В то время как медузавирус и clandestinovirus используют ядро клетки-хозяина как готовую «фабрику», не разрушая его, усикувирус при репликации полностью уничтожает ядерную мембрану для производства новых вирусных частиц.
Такое поведение указывает на возможное эволюционное звено между вирусами, которые встраиваются в жизнь клетки, и теми, кто действует более агрессивно. Ученые считают, что эти различия могут отражать адаптацию к разным хозяевам на протяжении долгой эволюции. «Открытие нового вируса… как ожидается, расширит наши знания и подстегнет дискуссию об эволюции и филогении семейства Mamonoviridae. В результате, мы верим, что сможем приблизиться к разгадке тайн эволюции эукариотических организмов и самих гигантских вирусов», – отмечает профессор Такэмура.
Помимо фундаментальной важности, открытие может иметь и практическое применение. Некоторые виды амеб рода Acanthamoeba способны вызывать у человека серьезные заболевания, вплоть до амебного энцефалита. Более глубокое понимание того, как гигантские вирусы инфицируют и уничтожают этих одноклеточных, в будущем может помочь в разработке новых методов профилактики и лечения опасных инфекций.
