Над 5000 неизвестни досега вируса са открити, дебнещи в океаните

Електронна микроснимка на хепатит Е. (CDC/Wikimedia Commons)

Анализ на генетичния материал в океана идентифицира хиляди неизвестни досега РНК вируси и удвои броя на типовете или биологичните групи вируси, за които се смята, че съществуват, според ново проучване нашият екип на изследователи е публикувал в сп Наука .

РНК вируси са най-известни с заболявания те причиняват при хората, вариращи от обикновена настинка до COVID-19 . Те също заразяват растения и животни важни за хората.

Тези вируси носят своята генетична информация в РНК, а не в ДНК. РНК вируси се развиват с много по-бързи темпове отколкото ДНК вирусите. Докато учените са каталогизирали стотици хиляди ДНК вируси в техните естествени екосистеми РНК вирусите са относително неизучени.

За разлика от хората и другите организми, съставени от клетки обаче, вирусите нямат уникални къси участъци от ДНК, които биха могли да действат като това, което изследователите наричат генетичен баркод . Без този баркод, опитвайки се да разгранича различни видове вирус в дивата природа може да бъде предизвикателство.

За да заобиколим това ограничение, решихме да идентифицираме гена, който кодира a конкретен протеин което позволява на вируса да репликира своя генетичен материал. Това е единственият протеин, който всички РНК вируси споделят, защото играе съществена роля в начина, по който се размножават. Всеки РНК вирус обаче има малки разлики в гена, който кодира протеина, който може да помогне за разграничаването на един тип вирус от друг.

Така че проверихме глобална база данни от РНК последователности от планктон, събрани през четирите години Експедиции в океаните на Тара глобален изследователски проект. Планктон са всички водни организми, които са малки, за да плуват срещу течението. Те са жизненоважна част от океанските хранителни мрежи и са общи гостоприемници за РНК вируси. Нашият скрининг в крайна сметка идентифицира над 44 000 гена, които кодират вирусния протеин.

Следващото ни предизвикателство тогава беше да определим еволюционните връзки между тези гени. Колкото по-сходни бяха двата гена, толкова по-вероятно е вирусите с тези гени да са тясно свързани. Тъй като тези последователности са се развили толкова отдавна (вероятно предхождащ първата клетка ), генетичните знаци, показващи къде новите вируси може да са се отделили от общ прародител, са били изгубени във времето.

Форма на изкуствен интелект Наречен машинно обучение , обаче ни позволи систематично да организираме тези последователности и да открием разликите по-обективно, отколкото ако задачата беше извършена ръчно.

Петте съществуващи типа РНК вируси, организирани по новия метод. (Зайед et al., Science , 2022)

Идентифицирахме общо 5504 нови морски РНК вируса и удвоихме броя на известните видове РНК вируси от пет на 10.

Географското картографиране на тези нови последователности разкрива, че два от новите типове са особено изобилни в обширни океански региони, с регионални предпочитания както в умерените, така и в тропическите води ( таравирикота , кръстен на експедициите на океаните Тара) или Северния ледовит океан (the Arctiviricota ).

Ние вярваме в това таравирикота може да бъде липсващото звено в еволюцията на РНК вирусите, което изследователите отдавна търсят, свързвайки два различни известни клона на РНК вируси, които се различават в начина, по който се репликират.

Карта, показваща разпространението на РНК вируси в океана. (Зайед et al., Science , 2022)

Горе: Размерът на клина е пропорционален на средното изобилие от вируси, присъстващи в тази област, а цветът на клина показва вида на вируса.

Защо има значение

Тези нови последователности помагат на учените да разберат по-добре не само еволюционната история на РНК вирусите, но и еволюцията на ранния живот на Земята.

Като COVID-19 пандемия показва, че РНК вирусите могат да причинят смъртоносни заболявания. Но РНК вирусите също играят a жизненоважна роля в екосистемите тъй като те могат да заразят широк спектър от организми, включително микроби които влияят върху средата и хранителните мрежи на химическо ниво.

Картографирането къде по света живеят тези РНК вируси може да помогне да се изясни как те влияят на организмите, движещи много от екологичните процеси, които управляват нашата планета. Нашето проучване също така предоставя подобрени инструменти, които могат да помогнат на изследователите да каталогизират нови вируси с нарастването на генетичните бази данни.

Какво още не се знае

Въпреки идентифицирането на толкова много нови РНК вируси, остава предизвикателство да се определи какви организми заразяват. Изследователите също са в момента ограничени предимно до фрагменти на непълни РНК вирусни геноми, отчасти поради тяхната генетична сложност и технологични ограничения.

Следващите ни стъпки ще бъдат да разберем какви видове гени може да липсват и как са се променили с течение на времето. Разкриването на тези гени може да помогне на учените да разберат по-добре как работят тези вируси.

Уилям Домингес Хуерта , научен консултант по микробиология, Държавният университет в Охайо ; Ахмед Зайед , изследовател по микробиология, Държавният университет в Охайо ; Джеймс Уайнайна , постдокторантски научен сътрудник по микробиология, Държавният университет в Охайо , и Матю Съливан , професор по микробиология, Държавният университет в Охайо .

Тази статия е препубликувана от Разговорът под лиценз Creative Commons. Прочетете оригинална статия .

За Нас

Публикуването На Независими, Доказани Факти От Доклади За Здравето, Пространството, Природата, Технологиите И Околната Среда.