Sciencemag.cz
Doporučujeme
Obří viry objevované v poslední době dost komplikují naše třídění organismů i chápání hranice mezi živým a neživým. Navíc si těžko být jistý, kde se takové viry vůbec vzaly.
Jill Banfield z University of California v Berkeley a její kolegové získali z velkého množství exotických i běžných prostředí (nemocniční pokoje, hory, oceány, lidské tělo…) řadu sekvencí dosud neznámých bakteriofágů. Některé z těchto virů napadajících bakterie mají překvapivě velké genomy, rekord je až 735 000 (tedy asi 15krát víc než obsahuje průměrný bakteriofág). Zajímavější ovšem je, k čemu tyto geny virům jsou. V některých případech se totiž jedná o CRISPR – současná technologie pro pokročilé genové editování má svůj původ u bakterií, které ji využívají právě proti virům. V jejich případě jde vlastně o formu imunitního systému. Nově objevené viry nesoucí příslušnou mašinerii nechají (pravděpodobně) s pomocí těchto genů v hostitelské bakterii syntetizovat proteiny, které hubí konkurenci – jiné viry.
Co je ale opravdu překvapivé, některé z nově objevených virů mají geny pro transferové RNA (tedy takové, podle nichž se nesyntetizuje protein, ale RNA) a komponenty ribozomu (proteiny a ribozomální RNA). Co na tom šokuje? Virus běžně popisujeme jako sám o sobě mrtvý, zcela závislý na biologickém/biochemickém aparátu buňky, který musí zajistit jeho replikaci. Jenže v nedávné minulosti se ukázalo, že některé viry se dokáží obejít i bez jádra buňky, ke své replikaci potřebují pouze ribozom – místo, kde probíhá finální přepis genetické informace (mRNA) do proteinů. Mohlo by se tedy říct, že právě ribozom je to, co „dělá buňku živou“ a co viry naopak nemají (pokládáme-li je za neživé, i když je to stejně sporné a spíš otázka definice, protože evoluci biologického typu viry určitě podléhají). Transferové RNA na ribozomu zajišťují samotné připojování aminokyselin do syntetizovaného proteinového řetězce.
Mají-li viry geny pro ribozom a tRNA, tedy aparát pro translaci (překlad genetické informace do proteinů), pak se ovšem buněčným organismům dost blíží – a to jakkoliv samostatného života stále schopny nejsou, však jde o bakteriofágy. Z praktického hlediska je otázkou, k čemu virům takové geny jsou – a k něčemu asi budou, protože jinak by při rychlé evoluci virů zafungovala selekce na zkracování genomu a odhazování všeho nepotřebného. Je možné, respektive pravděpodobné, že viry pomocí svých komponent pro ribozom (a své tRNA) si sice nezajistí v napadené buňce proteosyntézu vlastními silami, ale nějak např. bakteriální ribozom přestaví, aby lépe sloužil jejich prospěchu. (I v případě CRISPRu, viz výše, nejde asi o geny pro celý funkční systém, ale komponenty ten původní bakteriální rozšiřující, a to včetně vzorků, které vzbudí právě reakci proti konkurenčním virům).
Jak viry k příslušným genom vůbec přišly?
„Určitě existují úspěšné formy existence, které jsou někde mezi tím, co považujeme za tradiční viry a tradiční živé organismy,“ uvádí Jill Banfiel.
„Typicky to, co odděluje život od neživota, je mít ribozomy a schopnost provádět překlad (translaci),“ říká jeden z autorů práce Rohan Sachdeva. „Některé velké fágy mají spoustu tohoto translačního aparátu, takže hranici trochu rozmazávají.“
Obecně se viry pokládají nejčastěji za „uprchlou DNA“, tedy alternativní způsob přenosu genů. Teorie předpokládající, že viry v nějaké podobě existovaly už před miliardami let na počátku buněčného života, nebo že vznikly druhotným, postupným zjednodušením buněčných organismů, jsou v menšině. Jenže ne všechny viry musejí mít stejný původ (však mezi viry rozlišujeme mnoho rodin, vůbec se nemusí jednat o „klad“, tj. skupinu s jedním evolučním „stromečkem“ ze společného předka). Nově objevované velké a složité viry mohou být klidně něco jiného než kousek nukleové kyseliny, který prostě utekla s buňky a obalila se kapsidou. A to jakkoliv i tyto scénáře mají své problémy. (Např. – jak si vůbec představit „zánik buňky“? Známe druhotné zjednodušování parazitů, ale další krok od jakési „minimální bakterie“ ani v náznaku.)
Jeden z nově objevených fágů umí vytvořit i analogii proteinu Cas9. Nakonec by tedy i viry v bakteriích mohly fungovat jako biochemické továrny nového typu, zdroj proteinů pro průmyslové nebo medicínské aplikace.
Clades of huge phages from across Earth’s ecosystems, Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-2007-4 , https://nature.com/articles/s41586-020-2007-4
Zdroj: University of California – Berkeley/Phys.org
