Ещё дальше вглубь времён присутствие вирусного материала было обнаружено в стромалитах[6], микроорганизмах, считающихся одной из древнейших форм жизни, обнаруженных в осадочных породах возрастом 3,7 миллиарда лет[7] в Гренландии:
В данном исследовании приводятся доказательства наличия в ранних неопротерозойских колончатых строматолитах формации Jiuliqiao с юго-восточной окраины Северо-Китайской платформы окаменелых внеклеточных полимерных веществ (EPS) и цианобактерий, а также наносфер, которые могут представлять собой окаменелые вирусы или вирусоподобные частицы[8].Роль вирусов настолько фундаментальна, что некоторые исследователи сейчас задаются вопросом, не являются ли "вирусы нашими древнейшими предками". Это основная идея гипотезы "первичности вирусов"[9], согласно которой вирусы способствуют возникновению клеточной жизни и впоследствии всех одноклеточных или многоклеточных форм жизни.
Идея о том, что вирусы являются предшественниками всех форм жизни, получила распространение с появлением геномики, но она не нова. Сальвадор Эдуард Лурия[10] получил Нобелевскую премию по медицине в 1969 году за открытие генетической структуры вирусов и механизма их репликации. В 1959 году Лурия сделал следующее заявление:
Нельзя ли считать, что [в] вирусах, в их слиянии с клеточным геномом и повторном появлении из него, мы наблюдаем компоненты и процесс, которые в ходе эволюции создали успешные генетические модели, лежащие в основе всех живых клеток?[11]Убедительным доказательством в пользу теории "первичности вирусов" является наличие ключевых генов в вирусах, которые отсутствуют в клеточных формах жизни:
Существование нескольких генов, играющих центральную роль в репликации и структуре вирусов и являющихся общими для широкого спектра вирусов, но отсутствующих в клеточных геномах (гены, характерные для вирусов), предполагает модель древнего вирусного мира, поток вирусоспецифических генов, продолжавшийся непрерывно с доклеточной стадии эволюции жизни до наших дней[12].Тот факт, что вирусы содержат специфические гены, прекрасно иллюстрируется недавним открытием яравируса, вируса, 90% генов которого не встречаются ни у одной другой формы жизни:
Удивительно, но анализ генома яравируса показал, что ни один из его генов не соответствовал последовательностям известных организмов, когда мы сравнили их на уровне нуклеотидов. Когда мы искали гомологию на уровнях аминокислот, мы обнаружили, что только два предсказанных белка имели совпадения в базе данных Pfam-A, и в общей сложности шесть имели отдалённые совпадения в базе данных nr. Следовательно, учитывая те же критерии, которые использовались для анализа геномов других гигантских вирусов, около 90% (n = 68) предсказанных генов яравируса являются генами-сиротами[13].Другим фактором, лежащим в основе теории "первичности вирусов", является анализ основных генов. Он показывает, что для данного гена, присутствующего во множестве организмов, включая вирусы, его самая старая версия чаще всего встречается в вирусах:
Даже в большинстве случаев, когда можно наблюдать сходство между генами хозяина и вируса, правильно проведённый филогенетический анализ обычно показывает, что вирусная версия является базовой по отношению к версии, обнаруженной у хозяина. Вирусная версия кажется более старой и часто более простой [14].Кроме того, появляется всё больше доказательств того, что вирусы являются предками трёх доменов жизни[15] (археи, бактерии и эукариоты), клеток[16] и даже ДНК[17].
Вышесказанное убедительно свидетельствует о том, что вирусы действительно были первыми. Если это так, то как они повлияли на последующие формы жизни? На рисунке ниже показана структура "старого мира" (до появления клеток). Первая ступень обозначена как "мир РНК-белков" (нижняя часть рисунка) и состоит из РНК-вирусов, из которых происходит третья ступень, называемая "мир ДНК", включающая ДНК-вирусы:
С этой точки зрения вирусы кажутся даже более фундаментальными, чем сама жизнь; ведь они являются носителями информации[18] (генетических кодов), из которых берёт начало вся биологическая жизнь.
Вирусы — это больше, чем жизнь: они сам источник жизни; они информационные предшественники и инициаторы форм жизни. Процитируем профессора биологии Али Саиба:
Если жизнь — это дерево, то вирус — это его сок[19].
[1] Hayward, Alexander (2017) "Origin of the retroviruses: when, where, and how?"Current Opinion in Virology
Volume 25, Pages 23-27
[2] Krupovic M. et al. (2018) "Viruses of archaea: Structural, functional, environmental and evolutionary genomics" Virus Res 15;244:181-193
[3] The Archean Eon began about 4 billion years ago and ended about 2.5 billion years ago
[4] Koonin EV, Senkevich TG, Dolja VV (2006) "The ancient Virus World and evolution of cells" Biol Direct. 1:29
[5] Hatfull GF. (2008) "Bacteriophage genomics" Curr Opin Microbiol 11:447 - 453
[6] Строматолиты представляют собой слоистые осадочные образования, созданные цианобактериями. См.:
Winner, Cherie (2013) "What Doomed the Stromatolites?" Woods Hole Oceanographic Institution
[7] Allwood, Abigail C. (2016) "Evidence of life in Earth's oldest rocks" Nature 537 (7621): 500 - 5021
[8] Zhongwu La et al. (2020) "Evidence for microbes in early Neoproterozoic stromatolites" Sedimentary Geology, Volume 398, 105589
[9] Arshan Nasir et al. (2012) "Viral evolution" Mobile Genetic Elements, 2:5, 247-252
[10] Итальянский микробиолог (1912 - 1991).
[11] A. Isaacs, B. W. Lacey (1959) "Virus growth and variation: Ninth Symposium of the Society for General Microbiology" Cambridge University Press
[12] Koonin EV et al. (2006) "The ancient Virus World and evolution of cells" Biol Direct. 1:29
[13] Paulo V. M. Boratto et al. (2020) "Yaravirus: A novel 80-nm virus infecting Acanthamoeba castellanii". PNAS, 117 (28) 16579-16586
[14] Villarreal, L. (2004) "Can Viruses Make Us Human?" PAPS, 148(3), 296-323
[15] Jalasvuori, M. (2008) "Structural co-evolution of viruses and cells in the primordial world". OLEB 38:165 - 81
[16] Koonin EV, Dolja VV (2013) ''A virocentric perspective on the evolution of life.'' Curr Opin Virol. 3(5):546-57
[17] Forterre P. (2002) "The origin of DNA genomes and DNA replication proteins". Curr Opin Microbiol.;5:525 - 32
[18] Официальная наука обычно рассматривает генетическую последовательность как форму информации, отсюда и использование слова "носитель". Далее в этой книге мы увидим, что "передатчики" может быть более правильной формулировкой в свете способности вирусов к приёму информации.
См. главу "ДНК и белки соединяют нас с информационным полем".
[19] Ali Saïb (2010) ''Les virus, mais ou ennemis'' Conference cycle Universcience
Комментарий: Читайте все опубликованные статьи в рубрике Массовые вымирания, эволюционные скачки и связь вирусов с информацией.