Nasze jelita są zamieszkiwane przez miliardy mikroorganizmów (bakterie, archeony, grzyby i pierwotniaki), ogólnie nazywanych mikrobiotą lub mikrobiomem. Nasz układ pokarmowy (głównie jelito grube) może zasiedlać nawet 1500 różnych gatunków, które regulują odżywianie i metabolizm, a także są istotne dla prawidłowego funkcjonowania układu odpornościowego.
Czytaj też: Wirusy zachowują się w nieoczekiwany sposób. Nigdy wcześniej czegoś takiego nie widzieliśmy
Zbierając i analizując ogromne ilości sekwencji genetycznych roślin, zwierząt i drobnoustrojów, biolodzy wciąż napotykają niespodzianki, które mogą podważyć definicję życia. Najnowsza, opisana w pracy na serwerze preprintów bioRxiv, dotyczy nowego rodzaju wirusopodobnych “obiektów”, które zamieszkują m.in. bakterie jelitowe. “Obeliski”, jak nazwali je odkrywcy ze Stanford University, mają genomy pozornie złożone z pętli RNA i należących do nich sekwencji, ale są niepodobne do czegokolwiek, co widzieliśmy do tej pory.
Obeliski – mniej niż wirusy, więcej niż wiroidy
Obeliski nazwę zawdzięczają swojemu wyglądowi – symetrycznym, przypominającym pręciki strukturom utworzonym przez skręcone odcinki RNA. Składają się z zaledwie ok. 1000 zasad i ze względu właśnie na rozmiar prawdopodobnie nie zauważyliśmy ich wcześniej.
Czytaj też: Hybryda, jakiej nigdy wcześniej nie widzieliśmy. Dwa różne wirusy połączyły się w jeden
Nie są organizmami żywymi, a czymś pomiędzy wirusami a wiroidami. Te drugie składają się wyłącznie z samej pętli RNA bez otoczki białkowej typowej dla wirusów. Zostały odkryte na początku XX w. i są uznawane za najmniejsze znane czynniki zakaźne, zbudowane z 240-399 zasad. Wiroidy prawdopodobnie nie kodują żadnych białek, choć mają zdolność do samoreplikacji i wchodzą w interakcję z genomami gospodarzy, czasami w wyniszczający sposób. U roślin powodują np. karłowacenie i deformację ziemniaków, chryzantem i innych upraw.
Długo uważano, że wiroidy występują wyłącznie u roślin, ale niedawno pojawiły się dowody na istnienie kolistych genomów RNA w bazach danych zawierających sekwencje zwierząt, bakterii i innych form życia – obelisków. Były one jednak znacznie większe od “standardowych” wiroidów, choć mniejsze i niepodobne do klasycznych wirusów. Zespół kierowany przez prof. Andrewa Fire’a i jego studenta, Ivana Zheludeva, opracował zaawansowane oprogramowanie do analizy 5,4 mln zbiorów danych i zidentyfikował prawie 30 tys. kolistych RNA, każdy prawdopodobnie reprezentujący odrębny obelisk.
Z jednego zestawu danych wynika, że obeliski pojawiały się w 50 procentach próbek z jamy ustnej pacjentów. Co więcej, inne rodzaje obelisków wydają się być obecne w różnych obszarach naszego ciała. Z naszego mikrobiomu udało się wyizolować m.in. bakterię Streptococcus sanguinis, która występujące w jamie ustnej człowieka. Obelisk zamieszkujący ten mikroorganizm miał pętlę o długości 1137 zasad.
Prof. Andrew Fire odmówił komentarza na temat swoich badań, choć w pracy opublikowanej w bioRxiv czytamy:
Spośród zbadanych baz danych dotyczących ludzkich drobnoustrojów sekwencje obelisków znaleziono u 7 proc. bakterii jelitowych i u połowy bakterii występujących w ludzkiej jamie ustnej. Ponieważ obeliski zawierają geny niepodobne do żadnych odkrytych do tej pory u innych organizmów, stanowią klasę różnorodnych RNA, które skolonizowały globalne mikrobiomy i pozostały niezauważone w nich.
Pomijając kwestię gospodarzy obelisków, wydaje się, że wszystkie zawierają kody nowej klasy białek, które nazwano Oblinami. Instrukcje budowy tych białek zajmują co najmniej połowę materiału genetycznego obelisków. Ponieważ białka te są bardzo podobne we wszystkich obeliskach, badacze podejrzewają, że mogą brać udział w procesie replikacji RNA. To czyni obeliski bardziej złożonymi od standardowych wiroidów, dlatego też określa się je mianem nowych “obiektów” (nie “form życia”).
Czytaj też: Wirusy znalezione w nieoczekiwanym miejscu. Jak tam trafiły?
Nie wiadomo jeszcze, czy obeliski wpływają na zdrowie człowieka, ale prawdopodobnie mogą zmieniać aktywność genetyczną bakteryjnych żywicieli, co z kolei wpływa na ludzkie geny. Niewykluczone jednak, że obeliski nie mają charakteru “wirusowego” i bardziej przypominają plazmidy RNA. Potrzebne są dalsze prace, aby dowiedzieć się więcej o obeliskach i ich potencjalnym wpływie na organizmy gospodarzy, które zamieszkują. Kluczowym pytaniem pozostaje, czy wirusy wyewoluowały z coraz bardziej złożonych wiroidów i obelisków, czy też wyłoniły się najpierw, a następnie zdegenerowały do prostszych struktur.