Sciencemag.cz
Doporučujeme
Objev nových virů extremofilních hub ukázal, že mnohé skupiny virů dosud prakticky neznáme. Mohou být viry svému hostiteli i prospěšné? A co si dnes myslíme o evolučním původu virů?
Na otázky odpovídá virolog prof. RNDr. Karel Petrzik, CSc. z Ústavu molekulární biologie rostlin Biologického centra AV ČR, jeden z autorů výše odkazovaného výzkumu.
Viz také: Dosud neznámé viry extermofilních hub možná hostiteli pomáhají
Při objevu nových virů extremofilů se naznačilo, že by svým hostitelům mohly být i prospěšné. Známe nějaké další případy, kdy je pro hostitele přítomnost viru opravdu užitečná (nikoliv pouze neškodná)? Nemám na mysli bakteriofágy, které pak chrání další organismy před bakteriemi.
V literatuře příkladů moc není, protože donedávna ještě tato myšlenka nikoho nenapadla. Navíc ze známých případů vyplývá, že jen málokterý vliv je jednoduše přímočarý a lehce zjistitelný. Nejznámější příklad se týká navození tolerance trávy k vyšším teplotám. Jen ta tráva (americká Dichanthelium lanuginosum), která je infikovaná houbou (Curvularia protuberata), která obsahuje virus (Curvularia thermal tolerance virus-CThTV), přežije teploty přes 65°C. Tráva infikovaná houbou bez viru vyšší teploty nepřežije. Je tedy evidentní, že zvýšenou odolnost k vysokým teplotám trávě zprostředkovává právě přítomnost viru (vyšlo v Science 315: 2007). CThTV je zatím unikátní virus, nepodobným ostatním mykovirům a dosud se nepodařilo najít jiný příbuzný virus a zkoumat jeho vlastnosti.
Pokud přistoupíme na předpoklad, že evolučně nejvýhodnější pro virus není co nejvíc poškodit a rychle zahubit svého hostitele, ale naopak, ubližovat mu co nejméně, aby měl největší šanci se šířit, pak je pro některé houby výhodná přítomnost viru(ů), které zeslabují jejich patogenní vlastnosti, takže houba jen minimálně, nebo vůbec nepoškozuje svého vlastního hostitele. Nyní už známe kolem 20 virů z různých taxonomických skupin, které jsou schopné tento jev (hypovirulenci) u houby navodit a ze škodlivé patogenní houby (z pohledu člověka) udělat neškodnou.
Podle řady poslední dobou publikovaných novinek se svět virů zdá být velice různorodý. Existují obří viry stejně jako viry parazitující na jiných virech. Jak je to konkrétně u mykovirů?
Obrovský technologický pokrok v oblasti sekvenování reprezentovaný technologiemi NGS přispívá k rozšíření obzorů i ve virologii. Viry způsobující nemoci a poškození u všech skupin hostitelů začínají pomalu představovat minoritu všech popsaných virů. Drtivá většina mykovirů je ve svých hostitelích bezpříznaková. Za přibližně 6 let, co se zabýváme viry u hub, jsme navrhli ustanovení několika taxonomických skupin na úrovní rodů a čeledí! V taxonomii kterých jiných organismů se to může vědci povést? Nevím, jaké jiné typy a uspořádání virů můžeme mezi houbami ještě nalézt. Zatím se zdá, že vzácné mezi nimi jsou viry s DNA genomem. Mykoviry s dsDNA genomem zatím vůbec nebyly zjištěny. Oproti jiným organismům, jako jsou rostliny, nebo obratlovci, se u hub častěji vyskytují viry, které netvoří obal (kapsidu) – nahé viry. Počet druhů hub se odhaduje na statisíce až miliony, čeká nás ještě hodně práce…
Co ty nejsložitější viry, které k rozmnožování nepotřebují jádro hostitele, pouze jeho ribozomy? Můžete nějak popsat rozdíly (co si v obou případech virus zajistí sám, k čemu potřebuje hostitelskou buňku).
Rozdíly bohužel popsat nemůžu, sám bych rád znal odpověď. Velmi velké viry mezi mykoviry zatím neznáme (viz předchozí odpověď – neznáme mykoviry s dsDNA genomem). Na druhou stranu, i nám se podařilo najít a sekvenovat virus, který jako místo své replikace využívá mitochondrie svého hostitele.
Jak se vyvíjí naše představy o evoluci virů? Viry jako uprchlá nukleová kyselina, jako potomci buněčných organismů, jako pozůstatek předbuněčných stadií evoluce… Převládá dnes teorie o společném původu všech typů virů, nebo se spíš domníváme, že každá skupina vznikla jinak? Dokážeme nějak věrohodně rekonstruovat poslední fáze evoluce virů („stromečky“ s datováním, rekonstrukce společných předků jednotlivých skupin…)?
Podle současných teorií je možné, že prapředkem virů mohla být katalytická RNA (nějaká forma ribozymu), která mohla vzniknout ještě před vznikem buňky. Přímé důkazy samozřejmě nemáme, trochu kulhajícím příkladem existence katalytických patogenních RNA by mohly být současné viroidy. U řady virů je prokázáno, že jejich nejdůležitější enzym – RNA polymeráza – má modulární strukturu, takže vznikala začleňováním již hotových modulů ke klíčové polymerázové doméně. Některé funkční prvky v genomech virů jsou překvapivě podobné u RNA virů i DNA virů, ale u moderních virů tato podobnost pravděpodobně vznikla spíš horizontální výměnou v průběhu smíšených infekcí než postupnou evolucí z nějakého prapředka.
Většina virologů zastává názor, že viry se vyvinuly různými mechanismy z různých genetických zdrojů a nemají jediného prapředka. Je třeba si uvědomit, že viry jsou velmi starobylé entity, ale od jejich pravděpodobného vzniku na Zemi proběhlo minimálně 6 velkých vymírání jejich hostitelů, se kterými vymizela zřejmě i většina tehdejších virů (i když výjimky se vždycky najdou). Současné evolučně asi nejúspěšnější rostlinné viry z čeledi Potyviridae jsou překvapivě jen asi 6-10 000 let staré a jejich vznik a rozšíření je dáváno do souvislosti s přechodem lidské civilizace od sběračství k zemědělství (datováno pomocí zavlečení virů člověkem do Nového světa a do Austrálie a analýzou sekvencí oddělených populací). Datování stáří virů lze ještě odvodit v případě virů, které jsou začleněny v genomech svých hostitelů – ze stáří a evolucí jejich hostitelů. Tady existují výpočty, že např. čeleď Caulimoviridae (obsahuje první sekvenovaný virus mozaiky květáku) je stará cca 4,6 milionu let, čeleď Partitiviridae (hostitel houby a rostliny) cca 10 M let, retroviry (obsahují např. HIV) 14-100 M let a Hepadnaviry (např. viry žloutenek) více než 200 M let (vyšlo ve Virology 479: 2015). Ale teď si představte, že tyto různě staré viry si vyměňují své geny, kradou geny svých hostitelů a jiné své geny zase ztrácejí… Není to žádná jednoduchá jednoliniová evoluce, ale síť!
