Η ανακάλυψη υπολειμμάτων αρχαίων γιγάντων ιών παρέχει νέες ενδείξεις για την προέλευση της πολύπλοκης ζωής

Οι μικροοργανισμοί αποκαλύπτουν πώς οι μονοκύτταροι πρόγονοί μας ενσωμάτωσαν το ιικό DNA στο δικό τους γονιδίωμα.

Οι ερευνητές ανακάλυψαν υπολείμματα αρχαίων γιγάντιων ιών στο γονιδίωμα του Amipidium, ενός μονοκύτταρου οργανισμού, υποδηλώνοντας ότι τέτοιες αλληλουχίες ιών μπορεί να έπαιξαν ρόλο στην εξέλιξη πολύπλοκων μορφών ζωής. Αυτή η μελέτη υπογραμμίζει τη δυναμική σχέση μεταξύ των ιών και των ξενιστών τους και αντικατοπτρίζει επίσης την ανθρώπινη γενετική.

Μια εκπληκτική αλλαγή στην εξελικτική ιστορία της πολύπλοκης ζωής αποκαλύφθηκε σε μια νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Επιστημονική πρόοδοςΕρευνητές στο Πανεπιστήμιο Queen Mary του Λονδίνου ανακάλυψαν ότι ένας μονοκύτταρος οργανισμός που σχετίζεται στενά με ζώα περιέχει υπολείμματα αρχαίων γιγάντων ιών εντός του γενετικού του κώδικα. Αυτή η ανακάλυψη παρέχει μια εικόνα για το πώς οι σύνθετοι οργανισμοί αποκτούν μερικά από τα γονίδιά τους και υπογραμμίζει τη δυναμική αλληλεπίδραση μεταξύ των ιών και των ξενιστών τους.

Η μελέτη επικεντρώθηκε σε ένα μικρόβιο που ονομάζεται Amoebidium, ένα μονοκύτταρο παράσιτο που βρίσκεται σε περιβάλλοντα γλυκού νερού. Αναλύοντας το γονιδίωμα του Amoebidium, ερευνητές με επικεφαλής τον Dr Alex de Mendoza Soler, ανώτερο λέκτορα στο Queen Mary's School of Biological and Behavioral Sciences, βρήκαν μια εκπληκτική αφθονία γενετικού υλικού που προέρχεται από γιγάντιους ιούς – μερικούς από τους μεγαλύτερους ιούς που είναι γνωστός στην επιστήμη. Αυτές οι ιικές αλληλουχίες ήταν σε μεγάλο βαθμό μεθυλιωμένες, ένας χημικός δείκτης που συχνά αποσιωπά τα γονίδια.

“Είναι σαν να βρίσκεις Trojans κρυμμένους μέσα στο ambidium.” DNA«Αυτές οι ιογενείς προσθήκες είναι δυνητικά επιβλαβείς, αλλά το αμυβίδιο φαίνεται να τις κρατά υπό έλεγχο αποσιωπώντας τις χημικά», λέει ο Δρ. de Mendoza-Soler.

Το μικρόβιο Amoebidium appalachense διανύει τον αναπτυξιακό του κύκλο ζωής στο εργαστήριο. Οι πυρήνες διαιρούνται μέσα στο κύτταρο μέχρι την ωρίμανση (περίπου 40 ώρες στο βίντεο), όταν κάθε πυρήνας γίνεται ένα ενιαίο κύτταρο και η αποικία διασπάται, δημιουργώντας απογόνους. Φωτογραφία: Alex de Mendoza

Συνεχής έρευνα και επιπτώσεις

Στη συνέχεια, οι ερευνητές διερεύνησαν την επικράτηση αυτού του φαινομένου. Συνέκριναν τα γονιδιώματα πολλών προϊόντων απομόνωσης Amybidium και βρήκαν σημαντική διακύμανση στην περιεκτικότητα σε ιούς. Αυτό υποδηλώνει ότι η διαδικασία ενσωμάτωσης και σίγασης του ιού είναι συνεχής και δυναμική.

«Αυτά τα ευρήματα αμφισβητούν την κατανόησή μας για τη σχέση μεταξύ των ιών και των ξενιστών τους», λέει ο Δρ. de Mendoza Soler εξέλιξη σύνθετων οργανισμών παρέχοντάς τους νέα γονίδια “Αυτό επιτρέπεται μέσω της χημικής εξημερώσεως του DNA αυτών των εισβολέων.”

Τα κύτταρα Amybidium apalachians χρωματίζονται για DNA (με μπλε, που δείχνει τον πυρήνα) και ακτίνη (με πράσινο), επισημαίνοντας τις κυτταρικές μεμβράνες στο στάδιο σχηματισμού κυττάρων στην αποικία. Πνευματικά δικαιώματα: Alex de Mendoza

Επιπλέον, τα ευρήματα των ερευνητών του Amoebidium προσφέρουν ενδιαφέροντες παραλληλισμούς με το πώς αλληλεπιδρούν τα γονιδιώματά μας με τους ιούς. Παρόμοια με το Amoebidium, οι άνθρωποι και άλλα θηλαστικά έχουν υπολείμματα αρχαίων ιών, που ονομάζονται ενδογενείς ρετροϊοί, ενσωματωμένα στο DNA τους. Ενώ αυτά τα υπολείμματα θεωρούνταν προηγουμένως «ανενεργό DNA», μερικά από αυτά μπορεί τώρα να είναι χρήσιμα. Ωστόσο, σε αντίθεση με τους γιγάντιους ιούς που βρίσκονται στο Amoebidium, οι ενδογενείς ρετροϊοί είναι πολύ μικρότεροι και το ανθρώπινο γονιδίωμα είναι πολύ μεγαλύτερο. Η μελλοντική έρευνα μπορεί να διερευνήσει αυτές τις ομοιότητες και διαφορές για να κατανοήσει την περίπλοκη αλληλεπίδραση μεταξύ των ιών και των πολύπλοκων μορφών ζωής.

Αναφορά: «Η μεθυλίωση DNA επιτρέπει την επαναλαμβανόμενη ενδογαμία γιγάντιων ιών σε συγγενή ζώων» από τον Luke A. Sari και Iana F. Kim, Vladimir Ovchinnikov, Marin Oliveta, Hiroshi Suga, Omaya Dodin, Arnau Sepe Pedros και Alex de Mendoza, 12 Ιουλίου 2024, Επιστημονική πρόοδος.
DOI: 10.1126/sciadv.ado6406