22.09.2015 Образование, обучение, наука

Эксперт КФУ: последствия активности вирусов для человечества трудно предугадать

Российско-французская экспедиция обнаружила в Сибири новый гигантский вирус, пролежавший в вечной мерзлоте более 30 000 лет и паразитирующий на амебах.

О новом вирусе Mollivirus sibericum говорится в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Среди авторов - завлабораторией криологии почв Института физико-химических и биологических проблем почвоведения в Пущино Елизавета Ривкина, французские коллеги под руководством доктора Жан-Мишеля Клаверье из Марсельского института микробиологии, а также выпускница кафедры зоологии беспозвоночных Казанского университета, а ныне - старший научный сотрудник лаборатории криологии почв ИФХиБПП РАН Любовь Шмакова.

Сейчас она занимается изучением одноклеточных эукариот типа Amoebozoa, сохранившихся в мерзлоте.

О только что найденном гигантском вирусе и предыдущих "рекордсменах" – мимивирусах и пандоравирусах - Любовь рассказала журналисту газеты "Казанский университет".

За время многолетней работы лаборатории криологии почв с многолетнемерзлыми отложениями Арктики и Антарктики учеными были выделены и изучены многочисленные жизнеспособные организмы. Большинство из них появились в коллекции лаборатории из экспедиций.

- Ежегодно организуется комплексная экспедиция "Берингия" на крайний север страны: на побережье Карского, Восточно-Сибирского морей и моря Лаптевых. Основной задачей таких экспедиций является стерильный отбор мерзлых образцов. Наш новый вирус-гигант - Mollivirus sibericum - был выделен из образца замороженной почвы, взятого на Колымской низменности в 2000 году. К слову, чтобы получить статус гигантского, вирус должен быть длиннее микрона (одной тысячной миллиметра).

Совместная с французскими учеными работа началась после публикации в 2012 году в PNAS статьи про смолевку узколистную, выращенную из сохранившейся ткани семени 30000 возраста. Исследователи из лаборатории структурной и геномной информатики Марсельского средиземноморского института предложили исследовать образцы мерзлоты и поискать в них гигантские вирусы.

- Сотрудничество было построено таким образом: в Пущино проводили описание многолетнемерзлых отложений, подбор образцов, определение возраста, а в лаборатории Марселя выделяли и изучали штаммы древних амеб.

Шмакова напомнила, что история открытия гигантских вирусов началась в 2003 году с описания мимивируса.

- Свое название он получил из-за того, что ученые обнаружили его способность мимикрировать под бактерию. Кстати, вначале, в 2001 году, ученые не сразу поняли, что это вирус, когда впервые увидели его на срезах клеток. Позднее были открыты другие гигантские вирусы, похожие на мимивирус: мегавирусы, марселлевирусы, мамавирусы, паразитирующие не только на акантамебах, но и на других простейших.

В 2013 году был описан представитель второго семейства гигантских вирусов - Pandoraviruses.. А в 2014 году ученые описали Pithovirus sibericum – представителя третьего семейства гигантских вирусов акантамеб.

- Оказалось, что амебы из сибирской мерзлоты возрастом более 30 тысяч лет устойчивы к мегавирусам, которые паразитируют на амебах, выделенных из современных экосистем. Pithovirus sibericum на сегодняшний день самый большой описанный вирус – в длину достигает 1,5 микрометра.

Но и на этом ученые не остановились – в 2015 году описали представителя четвертого семейства - того самого "прославившегося" Mollivirus sibericum.

Впервые все методы анализа жизни – геномика, трансриптомика, протеомика, метагеномика – были использованы одновременно для характеристики вируса.

Внешне он напоминает обнаруженный ранее пандоравирус – овал с тонкими стенками в продолговатой оболочке примерно 0,6 микрометра в длину и содержит геном примерно 650000 пар оснований (651 kb), кодирующих более 500 белков. Большинство из этих белков не имеют ни малейшего сходства с его предшественником - Pithovirus sibericum. Кроме того, в отличие от Pithovirus, который нуждается только в цитоплазме клетки, Mollivirus sibericum использует ядро амебы, что делает его зависимым от ее хозяина, как и большинство "малых" вирусов.

Объединив усилия, ученые организовали своеобразную "рыбалку" – они ловили вирусы в мерзлых породах, используя в качестве приманки амебу. Когда амеба стала погибать, внутри нее ученые обнаружили древний вирус.

По словам Любови Шмаковой, в отличие от большинства вирусов, присутствующих на планете сегодня, найденные вирусы не только больше размером, но и гораздо сложнее генетически. У Mollivirus sibericum оказалось более 500 генов, у гигантского вируса – Pandoravirus – около 2500. Для примера, геном вируса гриппа состоит из 6—7 индивидуальных молекул РНК1.

Найденная находка свидетельствует о многообразии мира вирусов, который, благодаря буму в биологии, только лишь начинает открывать свое многообразие.

- Новые технологии позволяют увидеть, как паразиты становятся симбионтами, а симбионты - органеллами, как они обмениваются генетической информацией, борются друг с другом. За короткое время только у одного рода амеб – акатамеб – было открыто четыре (!) новых семейства вирусов. Все это свидетельствует о том, что микроорганизмы способны переносить экстремальные условия вечной мерзлоты в течение длительных периодов. И вирусы – не исключение.

А вот на вопрос, будут ли подобные находки опасны человечеству, ответ очевиден: Mollivirus sibericum не опасен ни для многоклеточных, ни для человека.

- По всей видимости, у амеб и у этого вируса давние отношения, которые и приводят к такому гигантизму и к различным вариантам жизненных циклов у вирусов в амебах. Так что гигантский вирус, обнаруженный в древних отложениях вечной мерзлоты в районе реки Колыма, не представляет опасности для человека — он паразитирует только на амебах.

Однако изменение климата Арктики, промышленное ее освоение может привести к возрождению других патогенных вирусов. Из тающих арктических льдов могут появиться древнейшие микроорганизмы, дремавшие многие тысячи лет. И последствия их активности для человечества трудно предугадать.