Віруси – четвертий домен життя на Землі?

Термін «домен» в біологічній систематиці означає самий верхній рівень угруповання організмів в системі, що включає в себе одне або декілька царств. Вважається, що існує всього три домени життя: це бактерії, архебактерии і еукаріоти. Перші два домена включають мікроорганізми, які не мають ядра, а останній – ядерні форми життя (такі як найпростіші, гриби, рослини і тварини). Однак сьогодні жоден з цих доменів не включає безклітинні форми життя – віруси. Не дивно, адже не всі вчені згодні навіть, що їх варто взагалі зараховувати до живих.

Древо життя, на якому вірусам поки ще немає місця

Зазвичай, коли міркують про походження і розвиток життя на Землі, віруси воліють тримати в стороні: аж надто їх неклітинна організація розходиться з поданням, що всяке життя – це перш за все клітина. Але останнім часом деякі дослідники не тільки наділяють віруси правом вважатися живими, а й пропонують одну з вірусних груп виділити в окремий, четвертий, домен життя. Вони вважають, що віруси беруть свій початок від останнього загального предка всіх живих організмів, а перші з вірусів мали набагато більш складну будову, ніж їх сучасні нащадки.

Загадкові віруси Пандори

До думок про існування четвертого домену життя вчених підштовхнуло відкриття гігантських вірусів. Перше відкриття було зроблено в 1992 році, коли біологи виявили мімівірус. Він мав дуже великі розміри – близько 500 нанометрів в діаметрі і мав 1,2 мільйона пар нуклеотидів. А в 2011-2013 році біологи з Французького університету Екс-Марсель виявили в Чилі і Австралії два ще більш гігантських види вірусів. Однак найбільш незвичайною їх властивістю виявився зовсім не розмір, а геном – лише 7% його послідовності були знайомі біологам. Тому автори дали знахідці гучну назву «Пандора» (Pandoravirus).

«Ми взагалі не розуміли, що це за гени. Виявлення гігантських вірусів можна порівняти з відкриттям ящика Пандори. Ми навіть не можемо собі уявити, що буде з біологією після того, як ми вивчимо їх докладніше!»

Обидва нових віруси такі великі, що їх можна побачити навіть через звичайний оптичний мікроскоп. Розміри їх геномів також виходять за рамки звичайного: довжина геному P.salinus становить 1,91 мільйонів основ ДНК, тоді як P.dulcis може похвалитися 2,47 мільйонами основ ДНК.

Цікаво те, що місця, де можна виявити гігантські віруси, розташовані в самих різних точках планети. По-перше, це говорить про те, що “мегавіруси” можуть бути надзвичайно поширені в природі, а по-друге – що вони досить невибагливі.

Черговий сюрприз очікував вчених в кінці 2014 року. Тоді зі зразка багаторічної мерзлоти з Сибіру, ​​вік якого оцінюється в 30 тис. років, був виділений ще більший вид Pithovirus sibericum. Віріони Pithovirus досягають близько 1,5 мкм в довжину і 0,5 мкм в діаметрі, що в півтора рази більше відкритого раніше Pandoravirus. Правда, на відміну від інших гігантських вірусів, геном Pithovirus не так уже й великий.

Сюрпризи гігантських вірусів

Провівши ретельний аналіз гігантських вірусів, вчені зробили висновок, що деяких з них в геномі є білки, необхідні для синтезу білка. Це досить дивна риса для вірусів, так як всі вони зазвичай використовують білок-синтезуючі машини зараженої клітини.

Крім того, дослідники зіткнулися з додатковими сюрпризами, коли проаналізували геноми вірусів Пандори. Так, у P.dulcis виявилося 1500 генів, тоді як у P.salinus було більше 2500 генів. Звичайний вірус грипу може похвалитися лише 10 генами.

Більш того, вчені не знають призначення більшості генів вірусів Пандори. За їх словами, кілька генів беруть участь в реплікації ДНК, ще ряд пов’язаний з транскрипцією; функції інших зрозуміти не вдалося.

Ще однією відмінною рисою вірусів Пандори є те, що у них немає генів для капсидних білків, які зазвичай формують оболонку, або капсиду, гігантських вірусів.

4-й домен?

Всі перераховані невідповідності піднімають цікаві питання про походження гігантських вірусів, кажуть фахівці. Відповідно до однієї теорії, давні предки цих вірусів були вільно існуючими клітинами, які, поступово втративши більшу частину генів, стали паразитами.

Деякі вчені вважають, що ця гіпотетична предкова клітина могла складати так званий четвертий домен життя, тобто раніше невідому галузь живих організмів, що відрізняється від трьох загальноприйнятих доменів.

«Ми вважаємо, що життя набагато багатше, ніж думають люди, і не вкладається у відомі науці три домени. Деякі клітини еволюціонували і стали живими організмами, а інші обрали шлях паразитизму і еволюціонували в віруси.»

Встановлення спорідненості. Контраргументи

Для визначення родинних відносин на основі подібності генетичних або білкових послідовностей використовуються філогенетичні дерева. У теорії, чим більше схожість послідовностей, тим ближче спорідненість організмів, однак використовувані для обчислення «спорідненості» алгоритми можуть іноді давати результати, що разюче відрізняються. Зліва: згідно з новими результатами, гени РНК-полімерази II, які є у гігантських ДНК-вірусів (ГНЦДВ), групуються в окрему «гілку», натякаючи на існування четвертого домену життя. Праворуч – «виправлене» дерево, що враховує можливість конвергенції. Воно руйнує нову теорію. (Конвергенція в цьому випадку – набуття схожості генетичних послідовностей незалежно, а не в результаті спорідненості).

А поки в наукових колах точиться дискусія, варто ще раз підкреслити важливу тонкість: сьогодні вчені не займаються питанням, чи є віруси живими, тобто чи відповідають вони якомусь визначеному ідеалу «живого». Вони лише з’ясовують, чи можна називати їх так, тобто в яких зв’язках з уже наявним «життям» вони знаходяться, розвивалися в її руслі або представляють якийсь дивний вигляд існування матерії. Так що, можливо, наші уявлення про виникнення і розвиток життя на планеті доведеться знову переглянути – вже з урахуванням «живих» вірусів.