Вирусы научились управлять обменом веществ своих жертв

Молекулярные биологи из США открыли множество вирусов, которые могут не только размножаться внутри клеток водорослей, но и манипулировать их обменом веществ. Это стирает очередную грань между живыми организмами и неживыми вирусами, пишут исследователи в научном журнале Nature Communications.

"В прошлом мы думали, что между генами вирусов и живых клеток мало общего. Теперь мы достигли той точки, когда мы можем назвать лишь небольшое количество уникальных генов, которые есть только в клетках или в вирусах. Они оказались похожи в гораздо большей степени, чем мы ожидали", – рассказал один из авторов исследования, доцент Политехнического университета Виргинии (США) Фрэнк Эйлуорд.

В последние годы биологи открыли множество вирусов, которые отличаются необычно большим размером. Как правило, их частицы на порядки крупнее, чем у большинства других вирусов, а геном по длине и степени сложности почти не уступает тому, как устроена ДНК живых организмов, на которых они паразитируют.

Самая интересная особенность этих вирусов заключается в том, что подобные гигантские вирусы (NCLDV), как их называют ученые, сильно размывают грань между полноценными живыми существами и вирусами.

Дело в том, что в геноме последних есть не только "инструкции" по тому, как обходить защиту клеток и размножаться внутри них, но и гены, которые связаны с производством различных белков, напрямую не связанных с размножением вируса. Последнюю особенность ученые ранее считали характерной исключительно для живых существ, но не для вирусов.

Исследователи во главе с Эйлуордом нашли еще один пример того, как граница между живыми организмами и вирусами размывается. Они изучали генетическое разнообразие гигантских вирусов, которые поражают морские водоросли.

Вирусы-дирижеры

Для этого ученые собрали геномы всех представителей группы NCLDV, которые паразитируют на водорослях, сравнили их между собой и выделили наиболее интересные участки, у которых нет аналогов в геномах других типов вирусов. 

Анализ показал, что у значительной доли 500 вирусов, которые изучали Эйлуорд и его коллеги, был не только классический набор генов, которые нужны для их размножения, но и крупные сегменты ДНК, предназначенные для управления обменом веществ у водорослей. Более того, в геномах некоторых вирусов ученые нашли почти полные цепочки генов, которые отвечают за расщепление глюкозы или другие важные части метаболизма живых организмов.

Что самое интересное, эти фрагменты ДНК попали в вирусы далеко не случайным образом. Как выяснили исследователи, они существуют в геноме вирусов уже многие миллионы лет. За это время они не пришли в негодность из-за накопления мутаций. Это, как объясняет Эйлуорд, означает, что подобные гены играют важную роль в выживании и распространении гигантских вирусов.

Этот факт в свою очередь говорит о том, что многие представители NCLDV умеют напрямую управлять обменом веществ своих жертв. Вирус не просто использует водоросли в качестве фабрики по производству новых копий самого себя, а берет ее под свой полный контроль.

"Когда такой вирус проникает в клетку, мы больше не можем рассматривать ее в качестве автономного существа. Фундаментальные аспекты ее жизнедеятельности меняются в результате заражения. Иными словами, хотя мы и не можем называть вирусы живыми существами, они играют важную роль в балансе питательных веществ и работе всех водных экосистем мира", – подытожил Эйлуорд.