Вирусы. Драйверы эволюции. Друзья или враги?

Эти рассуждения были подкреплены несколькими работами, выполненными марсельскими учеными Раулем и Ла-Скалой совместно со специалистом по эволюционной генетике Юджином Куниным (Koonin, Dolja, Krupovic, 2015a; Koonin, Krupovic, Yutin, 2015; Aherfi et al., 2014). Эти ученые опубликовали много работ, посвященных эволюционному происхождению генов крупных ядерно-цитоплазматических ДНК-содержащих вирусов, и предложили выделить новый порядок вирусов – Megavirales. Теперь, вместе с пониманием биологии этих вирусов, стало вырисовываться понимание картины, примиряющей различные эволюционные траектории в пределах этой разнообразной группы патогенов. Открытие марсельского вируса как нового представителя порядка Megavirales предоставило нам информацию о многих аспектах их эволюции. Геном этих вирусов содержит набор из двадцати восьми предковых ядерных генов, которые присутствуют у всех представителей нового порядка вирусов. Остальные гены в ходе эволюции произошли от генов существ из всех царств жизни: эукариот, бактерий и простейших. Есть также данные о том, что гены семейств с различными функциями возникали в результате дупликации и амплификации генов, то есть происходило то же, что мы видели в эволюции эукариотических геномов и геномов вирусов герпеса. Восемьдесят генов марсельского вируса имеют тесное филогенетическое родство с генами амебы; некоторые гены обнаруживаются также в геномах мимивирусов, но у других представителей Megavirales они обнаружены не были. Все вместе эти данные позволяют предполагать, что эти крупные ДНК-содержащие вирусы приобрели сложный геном в результате горизонтального переноса генов от других организмов, а также от других вирусов, например мимивирусов. Бойер и его коллеги (2009) предположили, что амебы могут представлять собой генетический плавильный котел, где возникают химерические микроорганизмы. Авторы подчеркивают, что фагоцитирующие амебы инфицируются многими вирусами и бактериями, так как преимущественно питаются элементами размером около 0,2 микрона. Амебы могут служить сосудами для смешивания микробной генетической информации, что способствует появлению новых генотипов. Нельзя недооценивать потенциально важную роль мобильных генетических элементов в этом процессе. В самом деле, важную роль в нем могут играть и вирофаги. Та же группа ученых убедительно показала, что вирофаги паразитируют в широком диапазоне хозяев, эффективно инфицируя различные виды Mimiviridae. Таким образом, вирофаги могут быть полезными, как переносчики в процессе горизонтальной передачи генетического материала между разными представителями порядка Megavirales.

В какой-то мере это зеркальное отражение прокариотической жизни и работы бактериофагов; эволюция вирусов из порядка Megavirales основана на двух механизмах: на вертикальной передаче наследственности в виде набора ядерных генов и на горизонтальном переносе генов, заимствованных у представителей всех царств жизни. Эти вирусы являются геномными химерами, собранными, как лоскутные одеяла с невероятно сложным и разнообразным рисунком, в котором содержится все генетическое разнообразие метагенома Megavirales.

Происхождение мегавирусов: в основе маверики