Прича о томе како је настао живот на Земљи постаје још интригантнија када вируси уђу у слику. Сматра се да су ове микроскопске честице постојале од када су се појавиле најраније ћелије. За разлику од живих ћелија, вируси се састоје само од генетског материјала и не могу сами да производе протеине. Пошто су протеини неопходни за ћелијску активност и опстанак, функционисање вируса у потпуности зависи од ћелија домаћина.
Деценијама су научници покушавали да схвате одакле су вируси дошли, како су еволуирали и како се уклапају у дрво живота. Професор Масахару Такемура са Високе школе науке на Универзитету науке у Токију (ТУС), Јапан, био је водећа фигура у овим напорима. Године 2001. он и др Филип Бел са Одељења за биолошке науке на Универзитету Мацкуарие у Сиднеју, независно су предложили теорију порекла ћелијског нуклеарног вируса, такође познату као вирусна еукариогенеза (термин који је сковао др Бел).
Ова хипотеза сугерише да језгро еукариотских ћелија (ћелије чије је језгро је везано мембраном) можда потиче од великог ДНК вируса као што је поксвирус који је инфицирао археалног претка (једноћелијске микроорганизме). Уместо да уништи свог домаћина, вирус је можда успоставио стабилно присуство у цитоплазми. Временом је вероватно апсорбовао важне гене из ћелије домаћина и постепено се трансформисао у оно што сада препознајемо као језгро еукариотских ћелија. Ако је тачна, ова теорија значи да су вируси можда играли централну улогу у успону сложеног живота.
Џиновски ДНК вируси и фабрике вируса
Подршка овој идеји је порасла 2003. године са открићем џиновских ДНК вируса. Када ови вируси инфицирају ћелије, стварају структуре познате као фабрике вируса унутар својих домаћина. У неким случајевима, ове фабрике су окружене мембранама и служе као места за репликацију ДНК, налик на примитивну верзију ћелијског језгра. Ова сличност је ојачала предложену еволуциону везу између вируса и сложених ћелија.
Последњих година, истраживачи су идентификовали додатне џиновске ДНК вирусе. Међу њима су чланови породице Мамоновиридае, који инфицирају акантамебу (врсту амебе, која је једноћелијски микроорганизам) и цландестиновирус, блиско сродни вирус који инфицира вермамебу (другу врсту амебе из друге породице).
Откриће Усхикувируса
У новој студији објављеној у Јоурнал оф ВирологиПроф. Такемура и сарадници са Националног института за природне науке (НИНС), Јапан, описују још један џиновски ДНК вирус који инфицира амебу. Вирус, назван ушикувирус по језеру Ушику у префектури Ибараки у Јапану, где је изолован, додаје додатне доказе који подржавају хипотезу о пореклу нуклеарног вируса.
Истраживачки тим чинили су господин Јиван Бае и госпођа Наруми Хантори, студенти мастер студија на Високој школи науке, ТУС, заједно са др Рејмондом Бартон-Смитом и професором Казујошијем Муратом са НИНС-а.
„За џиновске вирусе се може рећи да су ризница чији свет тек треба да буде потпуно схваћен. Једна од будућих могућности овог истраживања је да се човечанству пружи нови поглед који повезује свет живих организама са светом вируса“, каже проф. Такемура.
Јединствена структура и стратегија заразе
Џиновски вируси су широко распрострањени у природи, али их је тешко изоловати. Они су такође изузетно разнолики, чинећи свако ново откриће значајним. Усхикувирус инфицира вермамоебу, сличну тајном вирусу, и дели структурне сличности са породицом Мамоновиридае, посебно Медусавирусом. Медусавирус је познат по свом икосаедарском облику и бројним кратким шиљцима који покривају његову површину капсиде.
Међутим, усхикувирус такође показује важне разлике. Покреће јасан цитопатски ефекат који узрокује да инфициране ћелије вермамебе расту необично велике. Његова капсидна површина садржи вишеструке шиљасте структуре прекривене јединственим капицама, од којих неке имају наставке налик филаментима који се не виде код медусавируса.
Друга кључна разлика лежи у томе како се вирус реплицира. Медусавируси и кландестиновируси се размножавају унутар нетакнутог језгра домаћина. Насупрот томе, ушикувирус разбија нуклеарну мембрану током репликације да би произвео нове вирусне честице. Ово понашање сугерише могућу еволуциону везу између вируса породице Мамоновиридае који користе нетакнуто језгро као фабрику вируса и џиновских вируса као што је пандоравирус који ометају нуклеарну мембрану. Научници верују да ове разлике могу одражавати прилагођавање различитим домаћинима током времена.
Трагови еукариотске еволуције
Испитујући ове структурне и функционалне варијације, истраживачи стичу увид у то како су се џиновски вируси диверзификовали и како су њихове интеракције са ћелијама домаћина могле да утичу на еволуцију сложеног еукариотског живота.
„Очекује се да ће откриће новог вируса повезаног са Мамоновиридае, ‘усхикувируса’, који има другачијег домаћина, повећати знање и подстаћи дискусију о еволуцији и филогенији породице Мамоновиридае. Као резултат тога, верује се да ћемо моћи да се приближимо мистеријама еволуције еволуционих организама, каже миестериотиц вирусс оф еукиес“ Такемура, проф.
Потенцијалне импликације на здравствену заштиту
Откриће џиновских вируса који инфицирају амебе такође може имати практичну вредност. Одређене врсте Ацантхамоеба могу изазвати озбиљне болести, укључујући амебични енцефалитис. Дубље разумевање како џиновски вируси инфицирају и уништавају амебе би на крају могло помоћи истраживачима да развију нове приступе превенцији или лечењу ових инфекција.
Др Масахару Такемура је професор на Одељењу за математику и природно образовање, постдипломске школе науке на Универзитету науке у Токију, Јапан. Његово истраживање се фокусира на биологију џиновских вируса, вирусну еукариогенезу и образовање о вирусима. Објавио је више од 120 научних радова и добио преко 2.500 цитата. Његов дугорочни циљ је да разјасни како су џиновски вируси и еукариоти еволуирали и да креира образовне материјале који побољшавају писменост вируса.
Ово истраживање је подржано од стране ЈСПС/КАКЕНХИ гранта број 20Х03078 и заједничког истраживања Центра за истраживање живота и живих система (ЕкЦЕЛЛС) (ЕкЦЕЛЛС програм бр, 22ЕКСЦ601-4).
