L’incredibile scoperta dei virus suggerisce l’origine di una vita complicata

Il concetto dell’artista “Origin of Life”.

È stata scoperta la prima scoperta di un virus che infetta un gruppo di batteri che può includere tutti gli antenati di una vita complessa, affermano gli scienziati dell’Università del Texas ad Austin (UT Austin). Batteriologia della natura. L’incredibile scoperta offre indizi allettanti sulle origini della vita complessa, offre nuove direzioni nell’esplorazione dell’ipotesi che i virus possano evolversi negli esseri umani – altre forme complesse di vita.

C’è un’ipotesi ben consolidata che tutti gli animali complessi nella vita, come gli esseri umani, le stelle marine e gli alberi che contengono cellule nucleate, chiamate eucarioti, si siano evoluti quando archaea e batteri si sono fusi per formare un organismo ibrido. Studi recenti mostrano che i primi eucarioti furono i diretti discendenti dei cosiddetti Asgard archea. Un recente studio di Ian Rambo (un ex dottorando all’UT Austin) e di altri membri del laboratorio di Bret Baker fa luce su come i virus abbiano avuto un ruolo anche in miliardi di anni di storia.

Virus che infettano ASGARD archaea

Confronto dei genomi di tutti i virus conosciuti. I virus con genomi simili sono raggruppati insieme, compresi quelli che infettano i batteri (a sinistra), gli eucarioti (in basso a destra). I virus che infettano Asgard archaea sono unici tra quelli descritti in precedenza. Prestito: Università del Texas ad Austin

“Questo studio apre le porte a una migliore comprensione dell’origine degli eucarioti, alla comprensione del ruolo dei virus nell’evoluzione e nell’evoluzione dell’ecologia di Asgard”, ha detto Rambo. “C’è un’ipotesi che i virus possano contribuire allo sviluppo di una vita cellulare complessa”.

Alvin immersioni

I ricercatori dell’UT Austin hanno utilizzato il sottomarino Alvin per raccogliere batteri e campioni di sedimenti da una profondità di 2.000 metri nel Golfo di California. Prestito: Brett Baker

Rambo allude a un’ipotesi molto dibattuta chiamata eucariogenesi virale. Suggerisce che, oltre ai batteri, i virus possono contribuire allo sviluppo di alcune componenti genetiche negli eucarioti. Sebbene questa ultima scoperta non risolva questo dibattito, offre alcuni spunti interessanti.

I virus appena scoperti che infettano gli attuali ricci di Asgard hanno alcune delle stesse caratteristiche dei virus che infettano gli eucarioti, inclusa la capacità di replicare i propri.[{” attribute=””>DNA and hijack protein modification systems of their hosts. The fact that these recovered Asgard viruses display characteristics of both viruses that infect eukaryotes and prokaryotes, which have cells without a nucleus, makes them unique since they are not exactly like those that infect other archaea or complex life forms.

“The most exciting thing is they are completely new types of viruses that are different from those that we’ve seen before in archaea and eukaryotes, infecting our microbial relatives,” said Baker, associate professor of marine science and integrative biology and corresponding author of the study.

The Asgard archaea, which probably evolved more than 2 billion years ago and whose descendants are still living, have been discovered in deep-sea sediments and hot springs around the world, but so far only one strain has been successfully grown in the lab. To identify them, scientists collect their genetic material from the environment and then piece together their genomes. In this latest study, the researchers scanned the Asgard genomes for repeating DNA regions known as CRISPR arrays, which contain small pieces of viral DNA that can be precisely matched to viruses that previously infected these microbes. These genetic “fingerprints” allowed them to identify these stealthy viral invaders that infect organisms with key roles in the complex origin story of eukaryotes.

Alvin Submersible in Gulf of California

Researchers from UT Austin used the Alvin submersible to collect sediment samples and microbes from 2000m (6600 feet) deep in the Gulf of California. Credit: Brett Baker

“We are now starting to understand the implication and role that viruses could have had in the eukaryogenesis puzzle,” said Valerie De Anda, a research associate at UT Austin and co-author of the study.

Reference: “Genomes of six viruses that infect Asgard archaea from deep-sea sediments” 27 June 2022, Nature Microbiology.
DOI: 10.1038/s41564-022-01150-8

The other co-authors of the study are Pedro Leão, a postdoctoral research fellow at UT Austin, and Marguerite Langwig, formerly a master’s student at UT Austin and currently a doctoral candidate at the University of Wisconsin-Madison. This work was supported by the Moore and Simons Foundations.

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