Wirusy to niewielkie cząsteczki zakaźne, które infekują wszystkie formy życia, gdyż same są niezdolne do namnażania poza komórką gospodarza. Wirusy nie mają struktury komórkowej, własnych układów metabolicznych ani organelli – nie można ich nazywać organizmami. Najprostsze wirusy są zbudowane z kwasu nukleinowego (RNA lub DNA) otoczonego kapsydem (płaszczem białkowym) – niektóre mogą mieć własne enzymy, ułatwiające wnikanie do komórek gospodarza.
Czytaj też: Hybryda, jakiej nigdy wcześniej nie widzieliśmy. Dwa różne wirusy połączyły się w jeden
Zespół naukowców z University of Maryland Baltimore County (UMBC) odkrył, że wirusy mogą przyczepiać się do innych wirusów i wprowadzać swoje geny do komórek gospodarza. Po raz pierwszy w historii udało się zaobserwować tę interakcję i zrobić spektakularne zdjęcie. Szczegóły opisano w czasopiśmie Journal of the International Society of Microbial Ecology.
Niektóre wirusy potrzebują “partnerów zbrodni”
Dokończenie cyklu życiowego niektórych wirusów, zwanych satelitarnymi, zależy nie tylko od organizmu gospodarza, ale także innego wirusa, zwanego “pomocniczym”. Dzieje się tak dlatego, że wirus satelitarny nie jest w stanie sam wytworzyć kapsydu i potrzebuje do tego wsparcia. Zazwyczaj oznacza to po prostu trzymanie się w pobliżu – nie były znane przypadki, w których doszło do faktycznego połączenia obu cząsteczek. Aż do teraz.
Czytaj też: Wirusy znalezione w nieoczekiwanym miejscu. Jak tam trafiły?
Zespół kierowany przez prof. Ivana Erilla z UMBC opisał pierwszą obserwację bakteriofaga satelitarnego (wirusa infekującego bakterie) przyłączonego do bakteriofaga pomocniczego. Do fuzji doszło w części zwanej kołnierzykiem z włókienkami, czyli miejscu połączenia główki z tubą.
Prof. Tagide deCarvalho z UMBC mówi:
Kiedy to zobaczyłem, pomyślałem: “To niemożliwe”. Nikt nigdy nie widział, żeby bakteriofag – ani jakikolwiek inny wirus – przyczepił się do innego wirusa. Nigdy nie opisano takiej interakcji w literaturze naukowej.
Do odkrycia doszło w ramach rutynowego projektu licencjackiego, podczas którego bakteriofagi są izolowane z próbek środowiskowych i wysyłane do laboratoriów w celu sekwencjonowania. W jednej próbce znaleziono DNA oczekiwanego wirusa o nazwie MindFlayer, ale analiza wykazała zanieczyszczenie nieznanym DNA. Powtarzane eksperymenty dały te same wyniki.
Badacze zbadali następnie próbki za pomocą transmisyjnego mikroskopu elektronowego (TEM). Ku swemu zdziwieniu odkryli, że fag MindFlayer miał małego wirusa satelitarnego (nazwanego MiniFlayer) przyczepionego do kołnierzyka z włókienkami. Nie była to tylko jednorazowa interakcja – aż 80 proc. zaobserwowanych fagów (40 z 50 wirusów) miało dołączonego faga satelitarnego. Nawet wśród tych, które wówczas go nie miały, występowały małe “pęki”, które były pozostałościami po satelitach.
Po niespodziewanym odkryciu, naukowcy przebadali genomy MindFlayer i MiniFlayer i doszli do nieoczekiwanych wniosków. Oba wirusy musiały wspólnie ewoluować przez długi czas.
Czytaj też: Te nowe wirusy są niepodobne do czegokolwiek, co znaliśmy do tej pory
Prof. Ivan Erill z UMBC wyjaśnia:
Ten satelita dostrajał się i optymalizował swój genom pod kątem połączenia z wirusem pomocniczym przez co najmniej 100 milionów lat. Może być znacznie więcej przypadków tego rodzaju powiązań czekających na odkrycie.
Odkrycie zespołu przygotowuje grunt pod przyszłe prace mające na celu ustalenie, w jaki sposób dochodzi do połączenia i jak powszechne jest to zjawisko. Możliwe, że wiele bakteriofagów, które ludzie uważali za skażone, w rzeczywistości było systemami pomocniczymi satelitów. To odkrycie może całkowicie zmienić nasze rozumienie interakcji zachodzących między wirusami w przyrodzie.