Elektrónový mikrosnímok hepatitídy E. (CDC/Wikimedia Commons) Analýza genetického materiálu v oceáne identifikovala tisíce predtým neznámych RNA vírusy a zdvojnásobili počet kmeňov alebo biologických skupín vírusov, o ktorých sa predpokladá, že existujú, podľa novej štúdie náš tím z výskumníkov publikoval v časopise Veda .
RNA vírusy sú najznámejšie pre choroby spôsobujú u ľudí, od bežného prechladnutia až po COVID-19 . Tiež infikujú rastliny a zvierat dôležité pre ľudí.
Tieto vírusy nesú svoju genetickú informáciu skôr v RNA ako v DNA. RNA vírusy vyvíjať oveľa rýchlejšie než DNA vírusy. Zatiaľ čo vedci katalogizovali státisíce DNA vírusov V ich prirodzených ekosystémoch boli RNA vírusy relatívne neprebádané.
Na rozdiel od ľudí a iných organizmov zložených z buniek však vírusom chýbajú jedinečné krátke úseky DNA, ktoré by mohli pôsobiť ako to, čo vedci nazývajú genetický čiarový kód . Bez tohto čiarového kódu sa snažíme rozlíšiť rôzne druhy vírus vo voľnej prírode môže byť náročné.
Aby sme obišli toto obmedzenie, rozhodli sme sa identifikovať gén, ktorý kóduje a konkrétny proteín čo umožňuje vírusu replikovať svoj genetický materiál. Je to jediný proteín, ktorý zdieľajú všetky RNA vírusy, pretože hrá zásadnú úlohu v tom, ako sa šíria. Každý RNA vírus má však malé rozdiely v géne, ktorý kóduje proteín, ktorý môže pomôcť rozlíšiť jeden typ vírusu od druhého.
Preskúmali sme teda globálnu databázu sekvencií RNA z planktónu zozbieraného počas štyroch rokov Expedície Tara Oceans globálny výskumný projekt. Planktón sú akékoľvek vodné organizmy, ktoré sú malé na to, aby mohli plávať proti prúdu. Sú dôležitou súčasťou oceánskych potravinových sietí a sú bežnými hostiteľmi RNA vírusov. Náš skríning nakoniec identifikoval viac ako 44 000 génov, ktoré kódujú vírusový proteín.
Našou ďalšou výzvou teda bolo určiť evolučné spojenia medzi týmito génmi. Čím podobnejšie boli dva gény, tým pravdepodobnejšie boli vírusy s týmito génmi blízko príbuzné. Pretože tieto sekvencie sa vyvinuli tak dávno (možno pred prvou bunkou ), genetické ukazovatele naznačujúce, kde sa nové vírusy mohli oddeliť od spoločného predka, sa časom stratili.
Forma umela inteligencia volal strojové učenie , nám však umožnilo systematicky organizovať tieto sekvencie a zisťovať rozdiely objektívnejšie, ako keby sa úloha vykonávala ručne.
Päť existujúcich kmeňov RNA vírusov organizovaných novou metódou. (Zayed a kol., Science , 2022)
Identifikovali sme celkovo 5 504 nových morských RNA vírusov a zdvojnásobili sme počet známych kmeňov RNA vírusov z piatich na 10.
Geograficky mapovanie týchto nových sekvencií odhalilo, že dva z nových kmeňov boli obzvlášť hojné v rozsiahlych oceánskych oblastiach s regionálnymi preferenciami v miernych a tropických vodách. taraviricota , pomenovaná po expedíciách do oceánov Tara) alebo do Severného ľadového oceánu ( Arctiviricota ).
Tomu veríme taraviricota by mohol byť chýbajúci článok vo vývoji RNA vírusov, ktorý výskumníci dlho hľadali, spájajúci dve rôzne známe vetvy RNA vírusov, ktoré sa líšili v tom, ako sa replikujú.
Mapa znázorňujúca distribúciu RNA vírusov cez oceán. (Zayed a kol., Science , 2022)
Hore: Veľkosť klinu je úmerná priemernému počtu vírusov prítomných v tejto oblasti a farba klinu označuje vírusovú fylu.
Prečo na tom záleží
Tieto nové sekvencie pomáhajú vedcom lepšie pochopiť nielen evolučnú históriu RNA vírusov, ale aj vývoj raného života na Zemi.
Ako COVID-19 pandemický Ukázalo sa, že RNA vírusy môžu spôsobiť smrteľné choroby. Ale RNA vírusy tiež hrajú a dôležitú úlohu v ekosystémoch pretože môžu infikovať široké spektrum organizmov, vrátane mikróby ktoré ovplyvňujú prostredie a potravinové siete na chemickej úrovni.
Zmapovanie toho, kde vo svete tieto RNA vírusy žijú, môže pomôcť objasniť, ako ovplyvňujú organizmy, ktoré riadia mnohé z ekologických procesov, ktoré riadia našu planétu. Naša štúdia tiež poskytuje vylepšené nástroje, ktoré môžu pomôcť výskumníkom katalogizovať nové vírusy s rastom genetických databáz.
Čo ešte nie je známe
Napriek identifikácii toľkých nových RNA vírusov je stále náročné určiť, ktoré organizmy infikujú. Výskumníci sú tiež v súčasnosti obmedzené väčšinou na fragmenty neúplných genómov RNA vírusov, čiastočne kvôli ich genetickej zložitosti a technologickým obmedzeniam.
Našimi ďalšími krokmi by bolo zistiť, aké druhy génov môžu chýbať a ako sa časom zmenili. Odhalenie týchto génov by vedcom mohlo pomôcť lepšie pochopiť, ako tieto vírusy fungujú. 
William Dominguez Huerta , vedecký konzultant v mikrobiológii, Štátna univerzita v Ohiu ; Ahmed Zayed , vedecký pracovník v oblasti mikrobiológie, Štátna univerzita v Ohiu ; James Wainaina , postdoktorandský výskumný pracovník v mikrobiológii, Štátna univerzita v Ohiu , a Matthew Sullivan , profesor mikrobiológie, Štátna univerzita v Ohiu .
Tento článok je znovu publikovaný z Konverzácia pod licenciou Creative Commons. Čítať pôvodný článok .