Shkencëtarët paraqesin prova për një garë armësh miliardavjeçare midis viruseve dhe pritësve të tyre

Studiuesit kanë propozuar një model të ri evolucionar për origjinën e një mbretërie virusesh të quajtur Bamfordvirae, duke sugjeruar një garë armatimesh evolucionare miliardavjeçare midis dy grupeve brenda kësaj mbretërie dhe pritësve të tyre.

Studimi i tyre, i botuar sot si një Preprint i Rishikuar në eLife, ofron ato që redaktorët thonë se janë analiza bindëse që avancojnë të kuptuarit tonë të historisë së thellë evolucionare të viruseve, ndërveprimin midis viruseve dhe eukariotëve të parë (organizma me qeliza që përfshijnë një bërthamë). dhe diversifikimin e linjave virale.

Viruset në mbretërinë Bamfordvirae përbëjnë një nga grupet më të ndryshme që infektojnë organizmat e gjallë. Ato përfshijnë viruset e ADN-së së madhe nukleocitoplazmike (NCLDV; viruset më të mëdhenj të karakterizuar deri më sot), virofagët (parazitët viralë të viruseve të tjerë), adenoviruset (viruset e zakonshme që shkaktojnë simptoma të ngjashme me të ftohtin dhe gripin) dhe viruset Mavericks dhe Polinton (të dyja elemente gjenetike të lëvizshme të ngjashme me virusin që kolonizojnë gjenomet e bujtësve të tyre).

Ekzistojnë dy hipoteza kryesore për origjinën e këtyre viruseve: hipotezat e ‘arratisjes bërthamore’ dhe ‘virofagut të parë’. Hipoteza e arratisjes bërthamore thotë se një paraardhës i ngjashëm me Maverick-un e kishte origjinën nga bujtësit (endogjenë), u arratis nga bërthama e qelizës pritëse dhe shkaktoi adenoviruse dhe NCLDV. Në të kundërt, hipoteza e parë e virofageve sugjeron që NCLDV-të bashkë-evoluan me virofagët e hershëm. Mavericks më pas evoluan nga virofagët që u bënë endogjenë, me adenoviruset që iknin nga bërthama e bujtësit në një fazë të mëvonshme.

“Pavarësisht këtyre skenarëve të propozuar, diversifikimi i viruseve në mbretërinë Bamfordvirae mbetet një çështje kryesore e hapur në evolucionin e viruseve. Për të kuptuar më mirë historinë e tyre, ne donim të testonim parashikimet e bëra nga modeli i parë i arratisjes bërthamore dhe i virofagit. , dhe merrni parasysh skenarë alternativë në lidhje me origjinën e prejardhjeve të ndryshme,” thotë José Gabriel Niño Barreat, Asistent i Kërkimeve Postdoktorale në Universitetin e Oksfordit, MB.

Barreat është një bashkautor i studimit së bashku me Aris Katzourakis, profesor i Evolucionit dhe Gjenomisë në Departamentin e Biologjisë të Universitetit të Oksfordit.

Barreat dhe Katzourakis përdorën dy metoda të testimit të hipotezave (kornizat e gjasave maksimale dhe Bayesian) për të krahasuar besueshmërinë e arratisjes bërthamore kundrejt skenarëve alternative evolucionare. Ata u përqendruan në katër proteinat kryesore të përbashkëta nga viruset në këtë linjë, të cilat janë të përfshira në formimin e kapsideve virale: proteinat kapsidale kryesore dhe të vogla, ATPaza e paketimit të ADN-së dhe proteaza.

Ata aplikuan dy metoda të tjera që përdorin të dhëna gjenetike për të vlerësuar filogjenitë e rrënjosura, për të konkluduar trajektoren evolucionare të linjave të ndryshme. Më pas, ata vlerësuan nëse adenoviruset dhe NCLDV-të erdhën nga një paraardhës i përbashkët, siç parashikohej nga skenari i arratisjes bërthamore.

Analizat e tyre zbuluan prova të forta kundër një marrëdhënieje simotër midis adenoviruseve dhe NCLDV-ve, siç sugjerohet nga hipoteza e arratisjes bërthamore. Në vend të kësaj, gjetjet sugjerojnë se adenoviruset kanë ardhur nga një paraardhës i përbashkët me Mavericks, me përjashtim të NCLDV-ve. Në kundërshtim me skenarin e parë të virofagit, studiuesit zbuluan se paraardhësi më i fundit i zakonshëm i Mavericks dhe adenoviruseve nuk ishte një virofag. Megjithatë, puna e tyre nuk e përjashton plotësisht hipotezën e virofag-ut të parë, duke e bërë atë më të mirën e mbështetur nga analizat filogjenetike aktuale.

Për më tepër, puna e tyre ofron mbështetje për pozicionimin e rrënjës stërgjyshore Bamfordvirae midis virofagëve dhe linjave të tjera virale. Ky pozicionim e drejtoi ekipin drejt një modeli të ri për origjinën evolucionare të këtyre viruseve.

“Modeli propozon që paraardhësi i Bamfordvirae nuk e ka origjinën nga një pushtim i bërthamës së qelizave eukariote dhe se ishte një virus i ADN-së jo-virofage me një gjenom të vogël”, thotë bashkëautori Aris Katzourakis. “Mënyra e jetesës së virofagëve do të kishte evoluar në një fazë të mëvonshme pasi këta u bënë parazitë të specializuar të NCLDV-ve stërgjyshore.”

Katzourakis shton se koha relative e ngjarjeve sugjeron se paraardhësi më i fundit i përbashkët i mbretërisë Bamfordvirae ekzistonte më shumë se një miliard vjet më parë, duke u shtrirë në fazat fillestare të jetës eukariote. Megjithatë, një afat kohor absolut për datimin e saktë të këtyre ngjarjeve nuk është aktualisht i disponueshëm.

Një kufizim tjetër i studimit është se sinjali filogjenetik në të dhënat e proteinave të analizuara mund të jetë errësuar nga divergjencat e thella dhe diversiteti ekstrem në këtë linjë. Megjithatë, autorët ishin në gjendje të dallonin me forcë midis skenarëve alternativë dhe fokusi në origjinën dhe zhvillimin e kapsidës virale ofron një mënyrë të thjeshtë për të shpjeguar të dhënat e disponueshme.

“Kjo punë kontribuon në njohuritë tona se si viruset evoluojnë strategji të ndryshme evolucionare, për shembull për t’u bërë parazitë të viruseve të tjerë si virofagët, ose gjigantëve viralë si NCLDVs,” thotë Barreat. “Përveçse luajnë role të rëndësishme në ekosistemet e Tokës, po bëhet gjithnjë e më e qartë se viruset mund të kenë kontribuar në tranzicione të mëdha evolucionare gjatë historisë së jetës. Prandaj, të kuptuarit e historisë së thellë evolucionare të viruseve ofron më shumë kontekst për këto ndërveprime të lashta dhe aktorët përfshirë.”

“Zbulimi i ndërveprimeve midis viruseve dhe pritësve të tyre ofron një dritare në të kaluarën e thellë evolucionare që po ndriçon origjinën e të dy këtyre entiteteve biologjike,” përfundon Katzourakis.