Nový objev doplnil důležitý kousek do mozaiky evoluce transpozonů, malých úseků DNA, které mohou přeskakovat na různé pozice v rámci celého souboru genů, v genomu, i mezi různými genomy. Vědci popsali vztahy ve složitém systému virů a mořského zooplanktonu a získali stopu pro zkoumání nových evolučních souvislostí.

Kdybychom psali filmový scénář, vyskytovala by se v něm smaragdově zelená laguna. Namísto Jacka Sparrowa se v ní zleva objevuje bezstarostně plovoucí bičíkovec Cafeteria roenbergensis.. Ze zálohy je však tento zooplankton za dramatického hudebního doprovodu napaden zákeřným po zuby ozbrojeným virem CroV (Cafeteria roenbergensis Virus) a s nebohou obětí to opravdu nevypadá dobře.

Na poslední chvíli na scénu vstupuje maličký virofág Mavirus (viz dále), stokrát menší než CroV. Vrhá se na něj a neohroženě ho infikuje! CroV se kroutí ve smrtelných křečích. Bičíkovec Cafeteria roenbergensis zachráněný před jistou smrtí se ve spokojeném soužití s virofágem vznáší prosluněnou lagunou vstříc dalšímu dílu.

Zavirovaný scénář

Jak tato varianta příběhu Davida a Goliáše vypadá řečí virologů a biologů? „Poté, co Mavirus infikuje Cafeteria roenbergensis, chrání ji před infekcí CroV a zároveň zajišťuje své vlastní přežití,“ vysvětluje mořský biolog Curtis Suttle z univerzity v Britské Kolumbii v Kanadě.

Mavirus potřebuje CroV ke své vlastní replikaci (kopírování a vytváření nových virofágů) a při tomto procesu potlačuje množení samotného CroV.

Objev zajímá i evoluční biology. Sekvence DNA Maviru je nejpodobnější transpozonům, nebo také „skákajícím genům“, což by svědčilo pro jejich virový původ. Transpozony jsou malé neposedné kousky DNA, schopné trans-pozice, přemisťování v genomu. Jsou také důležitou stopou pro evoluční biology.

Viry válčí mezi sebou

Viry jsou nebuněčné organismy, které mají obvykle kapsidu a uvnitř nejnutnějších několik genů. Ty jim slouží k tomu, aby se s pomocí jimi kódovaných proteinů dostaly do hostitelské buňky a donutili buňku je množit.

Viry jsou rafinované s různým typem a uspořádáním genetické výbavy, kapsidami rozličných tvarů a schopností překonat sebelepší obranné mechanismy buněk. Pro vědce jsou to fascinující soupeři. Napadají buňky rostlin, sinic, hub, živočichů i bakterií (tzv.

bakteriofágy). Existují však i viry napadající jiné viry a to jsou právě virofágy.

Virofágy dokážou zprostředkovat přenos genetického materiálu mezi viry, obdobně jako jiné viry mezi buňkami. Jelikož jsou pro své hostitele smrtící, slouží vlastně jako pomocníci buněk v boji proti virům, které je napadají.

První tři z dlouhé řady

První z virofágů, dnes už legendární Sputnik, byl objeven ve virových částicích rodu mamavirus, napadajícíh amébu Acanthamoeba polyphaga. Byl objeven v roce 2008. Christelle Desnues, mikrobioložka v Národním centru vědeckého výzkumu v Marseille a členka týmu, který Sputnik popsal, vyjádřila naději, že když už virologové vědí, co hledat, lze očekávat „exponenciální nárůst počtu nově objevených virofágů“. Zdá se, že se nemýlila.

Druhým známým virofágem je právě Mavirus a v podstatě ve stejnou dobu se objevila zpráva i o třetím objeveném virofágu (nazvaném OLV, viz dále) z antarktického jezera.

„Mavirus jsme měli v naší kultuře Cafeteria nejspíš od roku 1990,“ říká Curtis Suttle a vysvětluje: „Nebylo jej však možné identifikovat, dokud se nám nepodařilo osekvenovat (přečíst) celý genom Cafeteria.“.

Hostitelské viry všech tří známých virofágů patří do skupiny obřích DNA virů, pro něž byl původně navrhován název »giry« podle slova giant – velký. To jim umožňuje zvládnout i zabudovaný genom virofágů.

OLV byl objeven tak, že výzkumníci při sekvenování DNA mikrobů objevených v jezeře zjistili, že některé části vypadají jakoby opsané od Sputniku. Podobné sekvence má i Mavirus, takže už je možné tuto stopu sledovat.

Čilý obchod na úrovni DNA

Objev poskytuje vodítka k evolučnímu původu některých skákajících genů v jiných organismech. „Čím je tato interakce tak významná z hlediska evoluční biologie, je to, že nejbližší genetičtí příbuzní Maviru jsou mobilní genetické elementy, nacházející se v jednobuněčných i vyšších organismech,“ vysvětluje Curtis Suttle.

„To znamená, že v průběhu trvání evoluce si organismy mohly zabudovat DNA z dávných příbuzných Maviru do svých genomů, a pravděpodobně tak mohly získat imunitu proti virům, jako je právě CroV.“.

Transpozony, neboli »jumping«, skákající geny, jsou kousky DNA schopné se pohybovat, přesouvat do nových pozic v celém genomu (souboru všech genů). Výzkumníci již měli podezření, že určitá skupina transpozonů – tzv. transpozony Maverick – mají virový původ vzhledem k charakteru jejich DNA.

Nejnovější práce na výzkumu Maviru poskytuje první konkrétní důkazy tohoto spojení. „Když si organismy zabudovaly virofágovou DNA do vlastního genomu, pravděpodobně se nemusely spoléhat na infekci dalším virem, která by je ochránila,“ konstatuje Suttle.

Virofág do třetice

Objev třetího zmiňovaného virofága přinesl genetický průzkum mikrobiálního života v jezeře Organic Lake ve východní Antarktidě. Naznačuje, že tyto formy života jsou častější a hrají důležitější roli v procesu evoluce, než jsme se domnívali.

Virofága nazvaného podle jezera OLV (Organic Lake Virophage) našli vědci zabudovaného v phycodnavirech – obřích virech, které napadají řasy. Vztahy fungují stejně jako v případě Maviru, OLV nedovolí phycodnavirům řasám škodit.

„Podle výsledků sekvenace je OLV první virofág, který se nachází ve svém přirozeném prostředí, navíc systém Organic Lake vytvořený před 6000 lety, kdy hladina moře byla vyšší, je unikátní přírodní laboratoř,“ říká Federico Lauro, molekulární biolog z University of New South Wales v australském Sydney a spoluautor studie.

Ricardo Cavicchioli, mikrobiolog z téže university, spolu s kolegy zjistil, že matematický model tohoto jezerního ekosystému, který počítá s působením virofága OLV, ukazuje vyšší koncentrace řas během dvou teplejších letních měsíců bez ledového příkrovu.

„Naše práce představuje nejen úžasnou rozmanitost mikrobiálního života v tomto jezeře, ale i to, jak málo jsme zatím stále ještě pochopili o složitosti biologických funkcí v konkrétním živém systému,“ konstatuje Cavicchioli.

Virus viditelný téměř pouhým okem

*Dlouhou dobu vědci vrtěli hlavou nad podivným parazitem v obřích amébách Acanthamoeba polyphagase a soudili, že tak velké »něco« musí být bakterie.

*Jenže bedlivé zkoumání nakonec přineslo přikvapení – nejde o bakterii, ale obří virus. *Největší virus, s nejdelším genomem, nejsložitější a pořád ještě nejzáhadnější.

*Dostal jméno mimivirus (mimic – napodobovat, tj. za to, že se tvářil jako bakterie).

*Je asi osmkrát větší než průměrný virus a větší než některé bakterie. Jako kdybychom dali vedle sebe třeba pingpongový míček a míč na volejbal.

*Oproti viru například tabákové mozaiky prosperující se třemi geny jich mimivirus má 911. *A to jich ještě asi polovinu vědci nikdy předtím neviděli.

*Někteří odborníci se přiklánějí k názoru, že jde o něco mezi virem a bakterií a že je třeba vytvořit novou klasifikaci, třeba alespoň novou kategorii gigantických virů – giry.

*Určitě nezůstane sám, v Sargasovém moři nebo Mexickém zálivu už byly objeveny další viry této ráže.

»Odpadní« jen proto, že nevíme, k čemu je?

Transpozony, skákající úseky DNA, se pohybují v genomu metodou »cut and paste« (kopíruj a vlož). V lidském genomu jsou dvojí. První jsou DNA transpozony, ty druhé retrotranspozony. DNA transpozony sice putují genomem, ale už se nepřepisují, jsou neaktivní (jednomu se poeticky říká »Sleeping beauty« – Šípková Růženka).

Retrotranspozony tvoří asi 45 % lidského genomu a tvoří značnou část tzv. junk DNA. »Junk« znamená v tomto případě odpadní, ale to je trochu projev vědecké pýchy, protože vlastně zatím netušíme, k čemu slouží.

Varovat by nás mohlo to, že pokud je tato domněle odpadní DNA z genomu odstraněna, nedopadá to dobře.