Исследователи выявили более 5500 новых вирусов в океане, включая недостающее звено в эволюции вирусов.

Резюме исследования представляет собой краткий отрывок из интересной научной работы.

Большая идея: анализ генетического материала в океане позволил выявить тысячи ранее неизвестных РНК-вирусов и удвоить количество типов или биологических групп вирусов, которые, как считается, существуют, согласно новому исследованию, опубликованному нашей группой исследователей в журнал Наука.

РНК-вирусы печально известны болезнями, которые они вызывают у людей, от обычной простуды до COVID-19. Он также поражает важные для человека растения и животных.

Эти вирусы несут свою генетическую информацию в РНК, а не в ДНК. РНК-вирусы развиваются гораздо быстрее, чем ДНК-вирусы. В то время как ученые каталогизировали сотни тысяч ДНК-вирусов в их естественных экосистемах, РНК-вирусы относительно мало изучены. В отличие от людей и других организмов, состоящих из клеток, у вирусов отсутствуют уникальные короткие участки ДНК, которые могут служить тем, что исследователи называют генетическим штрих-кодом. Без этого штрих-кода попытка различать разные типы вирусов в дикой природе может быть затруднена.

Чтобы преодолеть это ограничение, мы решили идентифицировать ген, кодирующий определенный белок, который позволяет вирусу воспроизводить свой генетический материал. Это единственный белок, общий для всех РНК-вирусов, потому что он играет фундаментальную роль в их распространении. Однако каждый РНК-вирус имеет небольшие различия в гене, кодирующем белок, который может помочь отличить один тип вируса от другого.

Итак, мы изучили глобальную базу данных последовательностей РНК планктона, собранную в ходе четырехлетнего глобального исследовательского проекта Tara Oceans. Планктон – это любые водные организмы, которые слишком малы, чтобы плыть против течения. Они являются жизненно важной частью пищевых сетей океана и являются обычным хозяином для РНК-вирусов. Наше исследование в конечном итоге выявило более 44 000 генов, кодирующих вирусный белок.

Следующей задачей стало выявление эволюционных связей между этими генами. Чем больше похожи два гена, тем теснее вирусы, вероятно, свяжут эти гены. Поскольку эти последовательности развились так давно (возможно, до появления первой клетки), генетические маркеры, указывающие, где новые вирусы отделились от общего предка, со временем были утеряны. Однако форма искусственного интеллекта, называемая машинным обучением, позволила нам систематизировать эти последовательности и выявить различия более объективно, чем если бы задача выполнялась вручную. Мы идентифицировали в общей сложности 5 504 новых морских РНК-вируса и удвоили количество известных типов РНК-вирусов с пяти до 10. Географическое картирование этих новых последовательностей показало, что два из двух новых типов были особенно распространены в обширных районах океана с региональными предпочтениями в либо умеренного пояса. и тропические воды (Taraviricota, названные в честь экспедиций Тарского океана) или Северного Ледовитого океана (Arctiviricota).

Мы думаем, что Taraviricota может быть недостающим звеном в эволюции РНК-вирусов, которое исследователи давно искали, связывая две разные известные ветви РНК-вирусов, которые различались по способу своего размножения.

Почему это важно? Эти новые последовательности помогают ученым лучше понять не только эволюционную историю РНК-вирусов, но и эволюцию ранней жизни на Земле.

Как показала пандемия COVID-19, РНК-вирусы могут вызывать смертельные заболевания. Но РНК-вирусы также играют жизненно важную роль в экосистемах, поскольку они могут инфицировать широкий спектр организмов, включая микробы, влияющие на окружающую среду и пищевые сети на химическом уровне.

Обнаружение РНК-вирусов в мире может помочь объяснить, как они влияют на организмы, которые управляют многими экологическими процессами, управляющими нашей планетой. Наше исследование также предоставляет улучшенные инструменты, которые могут помочь исследователям каталогизировать новые вирусы по мере роста генетических баз данных.

Что остается неизвестным Хотя было идентифицировано много новых РНК-вирусов, все еще трудно определить, какие организмы они заражают. Исследователи также в настоящее время ограничены частями неполных геномов РНК-вирусов, отчасти из-за их генетической сложности и технологических ограничений.

Наши следующие шаги будут заключаться в том, чтобы выяснить, какие типы генов могут отсутствовать и как они изменились с течением времени. Обнаружение этих генов может помочь ученым лучше понять, как функционируют эти вирусы.

(Эта история не редактировалась сотрудниками Devdiscourse и автоматически генерируется из общей ленты.)