اكتشاف لا يصدق للفيروسات يقدم أدلة حول أصول الحياة المعقدة

مفهوم الفنان “أصل الحياة”.

الاكتشاف الأول للفيروسات التي تصيب مجموعة من الميكروبات التي قد تشمل أسلاف الحياة المعقدة تم العثور على علماء في جامعة تكساس في أوستن (UT أوستن) أبلغ عن في علم الأحياء الدقيقة الطبيعة. يقدم الاكتشاف المذهل أدلة محيرة حول أصول الحياة المعقدة ويقترح اتجاهات جديدة للتحقيق في الفرضية القائلة بأن الفيروسات كانت ضرورية لتطور البشر وأشكال الحياة المعقدة الأخرى.

هناك فرضية مدعومة جيدًا مفادها أن جميع أشكال الحياة المعقدة مثل البشر ونجم البحر والأشجار – والتي تتميز بخلايا ذات نواة وتسمى حقيقيات النوى – نشأت عندما اندمجت العتائق والبكتيريا لتشكيل كائن حي هجين. الأبحاث الحديثة يقترح أن حقيقيات النوى الأولى هي أحفاد مباشرة لما يسمى Asgard archaea. يسلط البحث الأخير ، الذي أجراه إيان رامبو (طالب دكتوراه سابق في جامعة أوستن) وأعضاء آخرون في مختبر بريت بيكر ، الضوء على دور الفيروسات أيضًا في هذا التاريخ الذي يبلغ عمره مليارات السنين.

مقارنة بين جميع جينومات الفيروسات المعروفة. يتم تجميع هذه الفيروسات ذات الجينومات المتشابهة معًا بما في ذلك تلك التي تصيب البكتيريا (على اليسار) وحقيقيات النوى (في الوسط الأيمن والأسفل). تعد الفيروسات التي تصيب عتائق Asgard فريدة من نوعها عن تلك التي تم وصفها من قبل. الائتمان: جامعة تكساس في أوستن

قال رامبو: “هذه الدراسة تفتح الباب لحل أفضل لأصل حقيقيات النوى وفهم دور الفيروسات في البيئة وتطور عتائق أسكارد”. “هناك فرضية مفادها أن الفيروسات ربما تكون قد ساهمت في ظهور الحياة الخلوية المعقدة.”

استخدم باحثون من UT Austin غواصة Alvin لجمع عينات الرواسب والميكروبات من عمق 2000 متر (6600 قدم) في خليج كاليفورنيا. الائتمان: بريت بيكر

يشير رامبو إلى فرضية مثيرة للجدل تسمى تكوين حقيقيات النوى الفيروسية. وتشير إلى أنه بالإضافة إلى البكتيريا والعتائق ، ربما تكون الفيروسات قد ساهمت ببعض المكونات الجينية في تطوير حقيقيات النوى. في حين أن هذا الاكتشاف الأخير لا يحسم هذا الجدل ، إلا أنه يقدم بعض الأدلة المثيرة للاهتمام.

تحتوي الفيروسات المكتشفة حديثًا التي تصيب عتائق أسكارد الحية حاليًا على بعض الميزات المشابهة للفيروسات التي تصيب حقيقيات النوى ، بما في ذلك القدرة على نسخها.[{” attribute=””>DNA and hijack protein modification systems of their hosts. The fact that these recovered Asgard viruses display characteristics of both viruses that infect eukaryotes and prokaryotes, which have cells without a nucleus, makes them unique since they are not exactly like those that infect other archaea or complex life forms.

“The most exciting thing is they are completely new types of viruses that are different from those that we’ve seen before in archaea and eukaryotes, infecting our microbial relatives,” said Baker, associate professor of marine science and integrative biology and corresponding author of the study.

The Asgard archaea, which probably evolved more than 2 billion years ago and whose descendants are still living, have been discovered in deep-sea sediments and hot springs around the world, but so far only one strain has been successfully grown in the lab. To identify them, scientists collect their genetic material from the environment and then piece together their genomes. In this latest study, the researchers scanned the Asgard genomes for repeating DNA regions known as CRISPR arrays, which contain small pieces of viral DNA that can be precisely matched to viruses that previously infected these microbes. These genetic “fingerprints” allowed them to identify these stealthy viral invaders that infect organisms with key roles in the complex origin story of eukaryotes.

Researchers from UT Austin used the Alvin submersible to collect sediment samples and microbes from 2000m (6600 feet) deep in the Gulf of California. Credit: Brett Baker

“We are now starting to understand the implication and role that viruses could have had in the eukaryogenesis puzzle,” said Valerie De Anda, a research associate at UT Austin and co-author of the study.

Reference: “Genomes of six viruses that infect Asgard archaea from deep-sea sediments” 27 June 2022, Nature Microbiology.
DOI: 10.1038/s41564-022-01150-8

The other co-authors of the study are Pedro Leão, a postdoctoral research fellow at UT Austin, and Marguerite Langwig, formerly a master’s student at UT Austin and currently a doctoral candidate at the University of Wisconsin-Madison. This work was supported by the Moore and Simons Foundations.