Komerční prezentace
Registrace uživatele

Přihlašte se k odběru informací, novinek, získejte přístup do diskuzního fóra.

Vesmír č. 10
Vesmír č. 10
Toto číslo vychází
2. 10. 2017
Novinky
Zdarma jedno celé číslo Vesmíru v pdf.
• Říjnové číslo Vesmíru
reklama

Obří viry a čtvrtá větev života

Publikováno: Vesmír 96, 320, 2017/6
Rubrika: Glosy

Objev hned několika nových obřích virů znovu rozdmýchal diskuse o tom, zda viry vznikly degenerací buněk dávné formy pozemského života.

V roce 2003 narazili francouzští vědci v měňavkách z vodárny v anglickém Bradfordu na neuvěřitelně velké viry, které se proporcemi vyrovnají menším bakteriím. V průměru měří 0,4 mikrometru, což je čtyřnásobek velikosti viru HIV. Tyčinkovité bakterie Escherichia coli jsou zhruba stejně široké jako obři z Bradfordu a asi pětkrát tak dlouhé. Vědecké jméno Mimivirus dostaly obří viry právě proto, že vzhledem „napodobují“ bakterie.

Jsou viry zdegenerované buňky?

Nebylo to zdaleka jediné překvapení, které nám mimiviry připravily. Impozantní je i jejich dědičná informace. Zatímco virus HIV vystačí s 9 geny, Mimivirus je vybaven více než tisícem genů. To je sice méně než čtvrtina ve srovnání s počtem genů Escherichia coli, avšak víc než dvojnásobek genové výbavy bakterie Mycoplasma genitalium. Bakterie Carsonella rudii vystačí s genomem o 182 genech.

Pozoruhodné je spektrum mimivirových genů. Obsahují například instrukci pro enzymy nutné k syntéze bílkovin. Tradiční viry nic takového nemají, protože podobně jako další životní pochody přenechávají syntézu bílkovin hostitelské buňce. Absence výbavy pro elementární životní pochody je jedním z hlavních důvodů, proč biologové nepovažují viry za skutečné organismy. Máme tedy házet obří viry s jejich „buněčnými“ geny na jednu hromadu s jejich trpasličími příbuznými, jako je HIV? A kde mimiviry ke své krajně nezvyklé kolekci genů vůbec přišly? Mohly ji nasbírat v hostitelských buňkách. Mnohem větší vzrušení však vzbuzuje představa, že geny mimivirů jsou pozůstatkem daleko větších genomů, které patřily jednobuněčným organismům. Znamenalo by to, že viry jsou „zdegenerované“ buňky, které se přizpůsobily parazitickému životu v jiných buněčných organismech a přitom „poztrácely“ značnou část původní dědičné informace.

Čtvrtá větev života

Geny mimivirů jsou v mnoha ohledech zvláštní a 50 až 90 % z nich se nápadně odlišuje od obdobných genů doposud známých forem pozemského života. Proto začali někteří odborníci razit názor, že obří viry jsou pozůstatkem dávné, dnes vyhynulé větve organismů.

Současný pozemský život dělíme na tři základní větve. Jednu reprezentují eukaryota, jejichž buňky mají dědičnou informaci uloženou v buněčném jádru. Další dvě patří prokaryotním formám, které buněčné jádro netvoří. Druhá větev zahrnuje bakterie (Bacteria) a třetí pozoruhodné jednobuněčné organismy označované jako archebakterie (Archaea) libující si v extrémních životních podmínkách. Obří viry by mohly být evolučními „pozůstalými“ čtvrté větve pozemského života.

Teorie o čtvrté větvi pozemského života ovšem nyní vážně zpochybnil objev čtyř velkých virů. Postaral se o něj tým vedený Frederickem Schulzem z amerického Joint Genome Institute při inventuře bakterií žijících v čističce odpadních vod v rakouském Klosterneuburgu. Vědci analyzovali DNA izolovanou z vody v čističce a kromě bohatého sortimentu bakteriální dědičné informace narazili na dlouhé úseky DNA virového původu. Podařilo se jim z nich zkompletovat genomy hned čtyř vzájemně příbuzných obřích virů, které dostaly podle místa svého původu jméno Klosneuvirus. Jejich dědičná informace obsahuje 1,5 milionu písmen genetického kódu.

Klosneuviry – sběratelé genů

Obří viry z Klosterneuburgu sdílejí s buněčnými organismy překvapivě bohatý repertoár asi 700 genů. To je mnohem víc než kterýkoli jiný dosud známý obří virus. Buněčné organismy například napojují aminokyseliny do bílkovinného řetězce prostřednictvím enzymů vyráběných podle dvaceti různých genů. V dědičné informaci doposud známých obřích virů z nich najdeme nejvýše sedm. Klosneuviry však disponují kompletní dvacítkou.

Bohatá genetická výbava nových obřích virů dovolila Schulzovi a jeho spolupracovníkům určit, jestli se „buněčné“ geny dostaly do genomu klosneuvirů společně prokaryotním formám, které buněčné jádro netvoří. Druhá větev zahrnuje bakterie (Bacteria) a třetí pozoruhodné jednobuněčné organismy označované jako archebakterie (Archaea) libující si v extrémních životních podmínkách. Obří viry by mohly být evolučními „pozůstalými“ čtvrté větve pozemského života.

Teorie o čtvrté větvi pozemského života ovšem nyní vážně zpochybnil objev čtyř velkých virů. Postaral se o něj tým vedený Frederickem Schulzem z amerického Joint Genome Institute při inventuře bakterií žijících v čističce odpadních vod v rakouském Klosterneuburgu. Vědci analyzovali DNA izolovanou z vody v čističce a kromě bohatého sortimentu bakteriální dědičné informace narazili na dlouhé úseky DNA virového původu. Podařilo se jim z nich zkompletovat genomy hned čtyř vzájemně příbuzných obřích virů, které dostaly podle místa svého původu jméno Klosneuvirus. Jejich dědičná informace obsahuje 1,5 milionu písmen genetického kódu.

Klosneuviry – sběratelé genů

Obří viry z Klosterneuburgu sdílejí s buněčnými organismy překvapivě bohatý repertoár asi 700 genů. To je mnohem víc než kterýkoli jiný dosud známý obří virus. Buněčné organismy například napojují aminokyseliny do bílkovinného řetězce prostřednictvím enzymů vyráběných podle dvaceti různých genů. V dědičné informaci doposud známých obřích virů z nich najdeme nejvýše sedm. Klosneuviry však disponují kompletní dvacítkou.

Bohatá genetická výbava nových obřích virů dovolila Schulzovi a jeho spolupracovníkům určit, jestli se „buněčné“ geny dostaly do genomu klosneuvirů společně v jednom „balíku“, anebo zda se do něj vloudily postupně jeden po druhém. Pokud by byly obří viry potomky buněčných forem čtvrté větve pozemského života a jejich geny představovaly zbytek původního genomu těchto organismů, pak by musely mít „buněčné“ geny společný původ. Pokud jsou však obří viry a jejich úctyhodně velké genomy výsledkem paběrkování virů v buňkách hostitelů, nepřipadal by jejich jednotný původ v úvahu.

Výsledky analýz svědčí o postupném příchodu „buněčných“ genů do klosneuvirů.1)

„Je to přesvědčivé,“ komentuje studii Schulzova týmu publikovanou v časopise Science německý virolog Matthias Fischer. „Na základě dat, která jsou teď k dispozici, bych si na čtvrtou větev pozemského života v žádném případě nevsadil.“

Jeden z hlavních propagátorů čtvrté větve života a objevitel mimivirů Didier Raoult z Univerzity v Marseille se ale nevzdává. Poukazuje na fakt, že Schulz a spol. sice izolovali z vod čističky v Klosterneuburgu výjimečně velké viry o průměru kolem 0,4 mikrometru a sestavili hned čtyři obří virové genomy, ale zároveň nepodali nezvratný důkaz o tom, že tyto velké genomy pocházejí z oněch velkých virů. Co když velké klosterneuburské viry mají ve skutečnosti mnohem menší genomy a rekonstrukce obřích genomů neodpovídá realitě? Podle Raoulta také není dobré usuzovat na vznik genomu klosneuvirů z dvacítky genů zodpovědných za připojování aminokyselin do bílkovinného řetězce. Zrovna tyto geny jsou náchylné k velmi rozsáhlým a zásadním změnám, což může vysledování jejich původu notně zkomplikovat. Hypotéza o čtvrté větvi pozemského života sice utrpěla vážnou „újmu na zdraví“, mrtvá však ještě zdaleka není.

Poznámky

1) Schulz F. et al., Science 356, 82–85, 2017.

Soubory

článek ve formátu pdf: V201706_320-321.pdf (205 kB)

Diskuse

Žádné příspěvky