Ученые обнаружили крупнейший вирус, пожирающий бактерии

Огромные вирусы, убивающие бактерии, скрываются в экосистемах по всему миру от горячих источников до пресноводных озер и рек. Теперь группа исследователей обнаружила некоторые из этих так называемых бактериофагов, которые настолько велики и сложны, что, согласно новым данным, стирают грань между живым и неживым.

Бактериофаги, или сокращенно «фаги», — это вирусы, которые специфически заражают бактерии. Фаги и другие вирусы не считаются живыми организмами, потому что они не могут осуществлять биологические процессы без помощи и клеточного аппарата другого организма.

Это не означает, что они безвредны: фаги являются основными факторами изменения экосистем, потому что они охотятся на популяции бактерий, изменяют их метаболизм, распространяют устойчивость к антибиотикам и несут соединения, вызывающие болезни у животных и людей.

Чтобы узнать больше об этих захватчиках, исследователи просмотрели базу данных ДНК, которую они создали из образцов, которые собрали из почти 30 различных сред по всему миру.

Из этой ДНК ученые обнаружили 351 огромный фаг, у которых геномы были в четыре и более раз больше, чем средний геном фагов. Среди них был самый большой из найденных на сегодняшний день фагов с геномом 735 000 пар оснований — парами нуклеотидов, составляющих ступени «лестничной» структуры молекулы ДНК, или почти в 15 раз больше, чем средний фаг. (Геном человека содержит около 3 миллиардов пар оснований.)

Эти фаги являются «гибридами между тем, что мы называем традиционными вирусами и традиционными живыми организмами», такими как бактерии и археи, старший автор исследования Джилл Банфилд, из Университета Беркли. Согласно заявлению, геном этого огромного фага намного больше, чем геномы многих бактерий.

Авторы обнаружили, что многие из генов кодируются для белков, которые нам пока неизвестны. Они обнаружили, что у фагов есть ряд генов, которые не типичны для вирусов, но типичны для бактерий. Некоторые из этих генов являются частью системы, которую бактерии используют для борьбы с вирусами (и позже она была адаптирована людьми для редактирования генов, метод под названием CRISPR-Cas9).

Ученые не знают наверняка, но они думают, что как только эти фаги вводят свою ДНК в бактерии, собственная система CRISPR фагов укрепляет систему CRISPR бактерий. Таким образом, объединенная система CRISPR может помочь в борьбе с другими фагами (избавиться от конкурентов).

Более того, они обнаружили, что некоторые из фагов имеют гены, которые кодируют белки, необходимые для функционирования рибосом — клеточный аппарат, который переводит генетический материал в белки (белки — это молекулы, которые выполняют инструкции ДНК). Эти белки, как правило, не обнаруживаются в вирусах, но они содержатся в бактериях и археях.

Согласно этому заявлению, некоторые из этих вновь обнаруженных фагов могут также использовать рибосомы в своих бактериях-хозяевах, чтобы сделать больше копий своих собственных белков.

«Как правило, то, что отделяет жизнь от не-жизни, — это наличие рибосом и способность выполнять перевод генетического материала; это одна из основных определяющих особенностей, разделяющих вирусы и бактерии, неживую жизнь и жизнь», — говорят ученые. «У некоторых крупных фагов есть много этого трансляционного механизма, поэтому они несколько размывают границы».