Вирус помогает растениям бороться с болезнями

Недавно австралийские ученые обнаружили интересный вирус. Он паразитирует не в клетках растений, животных или бактерий, а в организмах… других вирусов. Подобное явление называется сверхпаразитизм. Любопытно, что этот сверхпаразит обитает в антарктических озерах. И, судя по всему, играет значительную роль в местных экосистемах.

Фото: Фото: AP

В Антарктиде, как известно, жить достаточно тяжело. Низкие температуры, обилие льда и снега (то есть воды, находящейся в недоступной для живых существ форме) препятствуют созданию нормальных экосистем, в основе которых лежат растительные сообщества. Поэтому жизнь на Ледовом континенте ютится лишь на маленьких "островках", где условия чуть менее экстремальные, чем в окрестностях. Типичными примерами подобных островков являются многочисленные озера.

Недавно группа ученых из Австралии, исследуя геномы микроскопических обитателей озера Organic Lake (Органическое озеро), которое находится на востоке Антарктиды, обнаружили там присутствие так называемых фикоднавирусов. Эти гиганты среди вирусов (диаметр их белковой оболочки-капсида может составлять до 800 нанометров!) обычно паразитируют в одноклеточных водорослях. Каково же было удивление ученых, когда, расшифровав геномы этих водорослевых "нахлебников", они обнаружили, что в их ДНК находятся последовательности, которые принадлежат совсем другому вирусу! Получается, что он является как бы паразитом паразита (ученые называют такое явление "сверхпаразитизмом").

Данная чужеродная ДНК весьма напоминает таковую, характерную для вируса Sputnik, который был открыт французскими учеными еще в 2003 году. Этот сверхпаразит, как правило, использует для своего размножения мамавирусы, паразитирующие в клетках амеб. Группа ученых под руководством Дидье Рауля доказала, что Sputnik, капсид которого имеет диаметр около 50 нанометров, а его замкнутая в кольцо двойная спираль ДНК состоит из 18 343 пар оснований, способен сам воспроизвести лишь 21 собственный белок. А у него их намного больше, одна оболочка складывается из 30 белков, кроме того, ему нужны ферменты, отвечающие за копирование ДНК. Так что без помощи своего хозяина он не сможет воспроизвести свою структуру, то есть размножиться. Поэтому-то он и превратился в сверхпаразита.

Читайте также: Сальмонелла нам не враг, а друг

Обычно Sputnik, находясь внутри клетки хозяина, ждет, когда ДНК мамавируса проникнет в амебу, после чего внедряет в нее фрагменты своего наследственного вещества (впрочем, иногда оба вируса проникают туда одновременно). Подобная операция заставляет ДНК мамавируса начать, прежде всего, производство белков, необходимых сверхпаразиту, и только потом уж — своих собственных.

Фото: AP

В результате копии Sputnik получаются вполне жизнеспособные и многочисленные, а вот самому мамавирусу везет меньше — его потомки получаются "больными", с дефектной оболочкой и неработающими ферментами. Видимо, это происходит из-за того, что наследственный материал из Sputnik, вшиваясь в ДНК мамавируса, меняет ее структуру так, что она повреждается именно на тех участках, где хранится информация о его собственных белках.

После этого молодые копии Sputnik выходят из клетки (которую они, в отличие от многих других вирусов, не убивают) и внедряются в других хозяев-амеб. А вот ослабленные и дефектные мамавирусы в большинстве случаев сразу же после выхода из клетки оказываются неспособными к заражению новых амеб. Получается, что Sputnik, сам того не желая, выступает в роли противовирусного препарата, ведь своимидействиями по ослаблению мамавирусов (как мы понимаем, абсолютно неосознанными) он уменьшает вероятность заражения амеб.

Не удивительно, что ученые всерьез заинтересовались таким необычным вирусом, как Sputnik — ведь в перспективе на его основе можно будет разработать эффективный противовирусный препарат, с помощью которого человечество победит многие опасные заболевания. Поэтому его ДНК была исследована весьма детально и тщательно. Исследователям, которые нашли следы пребывания сверхпаразита в вирусах водорослей антарктического озера, было достаточно просто идентифицировать этот организм.

Итак, ДНК неизвестного вируса, открытого недавно австралийскими биологами, действительно весьма похожа на наследственное вещество Sputnik. Однако исследователи сомневаются, что на сей раз они имеют дело именно с этим вирусом — известно, что сверхпаразиты, как правило, весьма привязаны к своим хозяевам. Данный же вирус паразитирует не на мамавирусах, а на фикоднавирусах, причем данные группы эволюционно весьма далеки друг от друга. Поэтому пока новый сверхпаразит условно назван OLV (то есть "вирус из Озера органики"). Группа ученых во главе с Рикардо Кавичиолли, микробиологом из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее сейчас пытается изучить его строение и, по возможности, реконструировать образ жизни данного сверхпаразита.

Согласно предварительным данным их исследований, этот вирус, действуя подобно Sputnik, мешает фикоднавирусам заражать клетки водорослей. Причем он в основном действует именно в то время, когда озеро свободно ото льда, то есть тогда, когда водоросли наиболее активно размножаются. То есть, благодаря его стараниям микроскопические растительные организмы за время короткого антарктического лета успевают создать первичную биомассу, на которой "держится" вся экосистема водоема.

Фото: AP

Получается, что все высшие обитатели озера обязаны своей жизнью и процветанием именно этому маленькому вирусу, о существовании которого они даже и не подозревают. Ведь именно он регулирует численность основных врагов водорослей — фикоднавирусов. В этом его роль чем-то подобна таковой человека, который, сокращая число вредителей растений, способствует не только процветанию последних, но и помогает растительноядным животным.

Интересно, что кроме OLV и Sputnik совсем недавно был открыт и еще один сверхпаразит из группы вирусов. В начале марта нынешнего года американские биологи описали вирус, (названный Mavirus), который паразитирует на вирусах CroV — обладателях самого большого генома среди всех известных на сегодня вирусов. CroV поражают организмы Cafeteria roenbergensis, которые являются одними из самых распространенных представителей зоопланктона. Mavirus же, регулируя их численность, проводит как бы оздоровление популяции этого одноклеточного организма, который, активно размножаясь, исправно поедается мелкими ракообразными. А те, в свою очередь, служат едой для рыб и китов. Получается, что наличием обильной еды в океане эти гиганты также обязаны маленькому вирусу.

Читайте также: Мутанты против вирусов: кто кого?

Данные открытия заставляют по-другому взглянуть на роль вирусов в природе. Выходит, что эти крошечные существа играют большую роль в процессах, происходящих в экосистемах. И даже самые крупные живые существа, такие как киты или слоны, очень сильно зависят от их деятельности…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"