Исследователи из Политехнического университета Виргинии сообщили, что обнаружили большое количество генов, отвечающих за регулирование метаболических циклов, в нескольких гигантских вирусах. Свою работу ученые опубликовали в журнале Nature Communications.

Так называемые гигантские вирусы нарушают привычное представление об этих организмах. В десять раз превосходящие по размеру своих более компактных собратьев и обладающие сотнями или даже тысячами генов, они настолько непохожи на остальную часть семейства, что, когда в 1992 году был открыт первый такой вид, исследователи сначала подумали, что это бактерия.

В конце концов биологи смогли правильно классифицировать такие организмы, но даже тогда они считались очень загадочными. Обычные исследования вирусного разнообразия часто пропускали их по банальной причине: они оказались настолько велики, что попадали в фильтры, которые исследователи использовали для отделения вирусов от бактерий и других более крупных организмов. Но постепенно стало ясно, что эти вирусы были повсюду: особенно много их было в водной среде, где их хозяевами становились одноклеточные организмы, такие как водоросли и простейшие. Это важно, потому что метаболизм этих сравнительно сложных организмов сильно влияет на здоровье океанов и озер, в которых они живут, и в конечном итоге на углеродный цикл планеты.

Работая с общедоступными метагеномными базами данных, в которых хранятся последовательности огромного массива организмов в различных средах, авторы новой работы решили найти геномы, принадлежащие гигантским вирусам. Используя известные гены гигантских вирусов в качестве маркеров и паттернов в качестве подсказок, они собрали вместе геномы 501 гигантского вируса, главным образом из морской и пресноводной среды. Эти последовательности управляли стандартными функциями, например конструкцией защитной оболочки вируса — капсида, и механизмами заражения хозяина.

Однако исследователи нашли и неожиданно большое количество метаболических генов. Метаболизм — это совокупность процессов, используемых клетками для извлечения энергии из питательных веществ. Это отличительная черта клеточной жизни, отсутствующей у всех вирусов. Тем не менее эти гигантские вирусы, казалось, имели гены, связанные с несколькими ключевыми метаболическими путями в живых клетках.

Это не первый раз, когда биологи находят метаболические гены в гигантских вирусах, но новое исследование впервые показывает последовательности, отвечающие за процессы, которые никогда не были замечены у вирусов. Также исследователи нашли изолированные гены, которые были практически идентичны своим клеточным аналогам. Это навело ученых на мысль, что они были получены от хозяина случайно во время инфекции и попали в геном вируса относительно недавно.

С другой стороны, гены содержали большую часть знакомых ученым метаболических путей, но имели свою собственную уникальную сигнатуру. Это означает, что вирусы имели эти последовательности в течение миллионов или даже миллиардов лет. Следовательно, такие гены — не просто случайно попавшие в геном участки ДНК или РНК клетки, а инструменты для управления метаболизмом хозяина. Чтобы подтвердить или опровергнуть эту гипотезу, ученые планируют провести ряд экспериментов, а также выяснить эволюцию метаболических вирусных генов.