En ny undersøgelse af gigantiske vira understøtter ideen om, at vira er gamle levende organismer og ikke livløse molekylrester kører amok, som nogle forskere har hævdet.
Mimivirus er en af de største og mest komplekse vira kendt. Set her som sorte sekskanter inficerer det en amøbe. Klik for at forstørre. Billedkredit: Professor Didier Raoult / Rickettsia Laboratory, La Timone, Marseille, Frankrig.
Undersøgelsen kan omforme det universelle slægtstræ og tilføje en fjerde større gren til de tre, som de fleste forskere er enige om, repræsenterer de grundlæggende områder i livet.
De nye fund vises i tidsskriftet BMC Evolutionary Biology.
Forskerne brugte en relativt ny metode til at kigge ind i den fjerne fortid. I stedet for at sammenligne genetiske sekvenser, som er ustabile og ændrer sig hurtigt over tid, ledte de efter bevis for tidligere begivenheder i de tredimensionelle, strukturelle domæner af proteiner. Disse strukturelle motiver, kaldet folder, er relativt stabile molekylære fossiler, der - ligesom fossiler af menneskelige eller dyre knogler - giver ledetråde til gamle evolutionære begivenheder, sagde afgrødevidenskab ved University of Illinois og Institut for genomisk biologi professor Gustavo Caetano-Anollés, der ledede analyse.
Afgrødevidenskab fra University of Illinois og Institut for Genomisk Biologi professor Gustavo Caetano-Anollés | Billedkredit: L. Brian Stauffer.
”Ligesom paleontologer ser vi på dele af systemet, og hvordan de ændrer sig over tid,” sagde Caetano-Anollés. Nogle proteinfoldninger vises kun i en gruppe eller i en undergruppe af organismer, sagde han, mens andre er fælles for alle organismer, der er undersøgt indtil videre.
”Vi tager en meget grundlæggende antagelse om, at strukturer, der forekommer oftere og i flere grupper, er de mest gamle strukturer,” sagde han.
Caetano-Anollés sagde, at de fleste bestræbelser på at dokumentere sammenhængen mellem alle levende ting har forladt viraer fra ligningen.
”Vi har altid set på den sidste fælles fælles stamfader ved at sammenligne celler,” sagde han. ”Vi har aldrig tilføjet vira. Så vi lægger vira i blandingen for at se, hvor disse vira kom fra. ”
Forskerne foretog en folketælling for alle proteinfoldninger, der forekommer i mere end 1.000 organismer, der repræsenterer bakterier, vira, mikroberne kendt som archaea og alle andre levende ting. Forskerne inkluderede gigantiske vira, fordi disse vira er store og komplekse med genomer, der konkurrerer - og i nogle tilfælde overskrider - de genetiske begunstigelser af de enkleste bakterier, sagde Caetano-Anollés.
”De gigantiske vira har utroligt maskiner, der ser ud til at ligner det maskineri, du har i en celle,” sagde han. ”De har kompleksitet, og vi er nødt til at forklare hvorfor.”
En del af denne kompleksitet inkluderer enzymer, der er involveret i oversættelse af den genetiske kode til proteiner, sagde han. Videnskabsmænd blev forskrækket med at finde disse enzymer i vira, da vira mangler alle andre kendte proteinopbygningsmaskiner og skal være commandeer vært proteiner for at gøre arbejdet for dem.
I den nye undersøgelse kortlagde forskerne evolutionære sammenhænge mellem proteinstipendier fra hundreder af organismer og brugte informationen til at opbygge et nyt universelt livstræ, der omfattede vira. Det resulterende træ havde fire klart differentierede grene, der hver repræsenterede en distinkt "supergruppe." De gigantiske vira dannede træets fjerde gren sammen med bakterier, archaea og eukarya (planter, dyr og alle andre organismer med kernerede celler).
Forskerne opdagede, at mange af de mest gamle proteinfoldinger - dem, der findes i de fleste cellulære organismer - også var til stede i gigantviraerne. Dette antyder, at disse vira optrådte ganske tidligt i evolutionen, nær roden af livets træ, sagde Caetano-Anollés.
Den nye analyse tilføjer beviset for, at gigantiske vira oprindeligt var meget mere komplekse end de er i dag og oplevede en dramatisk reduktion i deres genom over tid, sagde Caetano-Anollés. Denne reduktion forklarer sandsynligvis deres eventuelle vedtagelse af en parasitisk livsstil, sagde han. Han og hans kolleger antyder, at gigantiske vira ligner deres oprindelige forfædre end mindre vira med parede ned genomer.
Forskerne fandt også, at vira synes at være de vigtigste ”spredere af information”, sagde Caetano-Anollés.
”De proteinstrukturer, som andre organismer deler med vira, har en særlig kvalitet, de er (mere vidtgående) distribueret end andre strukturer,” sagde han. ”Hver eneste af disse strukturer er en utrolig opdagelse i evolutionen. Og vira distribuerer denne nyhed, ”sagde han.
De fleste undersøgelser af gigantiske vira "peger i samme retning," sagde Caetano-Anollés. "Og denne undersøgelse giver mere bevis for, at vira er indlejret i livets stof."
Via University of Illinois