Najnovije vijesti
Objavljeno vijesti danas: 147
Pošalji priču
Imaš priču, fotografiju ili video?
Virusi oko nas

Tisuće virusa pronađenih u oceanima raspetljat će evoluciju ranog života na Zemlji?

CHINA-HAINAN-SANYA-YAZHOU BAY-ECOLOGICAL RESTORATION (CN)
Yang Guanyu/XINHUA
03.05.2022.
u 19:08

Znanstvenici otkrili novu skupinu virusa koja bi mogla biti izgubljena karika evolucija RNK virusa za kojim odavno tragaju

Procjenjuje se da u prirodi ima više od 1,7 milijuna nepoznatih virusa. Nije  malo, ali nije možda  ni toliko začuđujuće mnogo ako prema  jednom izračunu na  Zemlji postoji 8,7 milijuna nepoznatih biljnih i životinjskih vrsta, a to je oko 86 posto od ukupnog procijenjenog  broja. No vjerojatno će vas začuditi informacija da su u jednom recentnom  istraživanju identificirana točno 5504 virusa koja postoje u oceanima. Ovi  su virusi pronađeni korištenjem algoritma strojnog učenja uz pomoć kojega je proučeno 35.000 uzoraka vode iz mora širom svijeta. I riječ je o RNK virusima, odnosno virusima koji svoj genetski materijal kodiraju u ribonukleinsku kiselinu. Upravo je takav, primjerice, novi koronavirus SARS-CoV-2. Kako ste vjerojatno već negdje pročitali, ti virusi nisu toliko proučavani u usporedbi s DNK virusima koji svoj genetski materijal kodiraju u deoksiribonukleinsku kiselinu. Raznolikost je novootkrivenih virusa bila tolika da su znanstvenici predložili udvostručivanje taksonomskih kategorija potrebnih za svrstavanje  RNK virusa, s postojećih pet koljena, odnosno bioloških grupa, na deset koljena pri čemu je koljeno šira klasifikacija u biologiji, odmah ispod carstva, a  iznad razreda. Kombinirajući analizu uz pomoć strojnog učenja s tradicionalnim filogenetskim stablom, međunarodni tim znanstvenika prepoznao je tako velik broj RNK virusa da je njima pokriveno svih pet koljena RNK virusa, a ovim radom sugerira se i da bi bilo potrebno formirati i pet novih koljena kako bi ih se pravilno svrstalo. Najviše prepoznatih virusa pripadalo bi predloženom novom koljenu koje bi se zvalo Taraviricota čiji je naziv posveta izvoru koji je omogućio  da se istraži 35.000 uzoraka vode iz cijelog svijeta. A to je Tara Oceans Consortium, globalna studija koja se provodi na brodu Tara na kojem se proučava utjecaj klimatskih promjena na svjetske oceane.

Novo koljeno virusa
– Toliko je nove raznolikosti, predstavnici cijelog jednog novog koljena, Taraviricota, pronađeni su svugdje u oceanima što sugerira da su ekološki važni. RNK virusi očito su jako važni za naš svijet, no obično se  proučava tek jedan njihov manji dio, njih nekoliko stotina koji mogu nauditi čovjeku, biljkama i životinjama. Željeli smo sustavno proučiti ih u velikom broju, proučavali smo i okoliš koji u tom smislu nitko do sada nije proučavao i pri tom smo imali sreće jer praktički je svaka pronađena vrsta bila potpuno nova – rekao je Michael Sullivan, glavni autor studije, profesor mikrobiologije na Sveučilištu Ohio State. Sullivan je zajedno s kolegama objavio i kraći osvrt na novo istraživanje na The Conversation u kojem je podsjetio da su RNK virusi najpoznatiji po bolestima koje prenose na ljude. Njihov je raspon od obične prehlade pa do COVID-19, ali isto tako inficiraju i biljke te životinje važne za čovjeka. Jedna je bitna razlika u odnosu na DNK viruse to što RNK virusi evoluiraju znatno brže. Kod našeg molekularnog biologa prof. dr. sc. Nenada Bana s ETH u Zürichu raspitali smo se o tome kako je Sullivan s kolegama uspio prepoznati ovako velik broj RNK virusa u oceanima.

17.10.2019., Zagreb - Znanstvenik Nenad Ban."nPhoto: Davor Puklavec/PIXSELL
Foto: Davor Puklavec/PIXSELL

– Koristeći se metodama brzog sekvenciranja u proteklih nekoliko desetljeća, znanstvenici su odredili  genome mnogih novih virusa. Posebno su zanimljiva istraživanja u kojima su sekvencirani uzorci skupljeni u proteklih 15 godina na različitim područjima na Zemlji, uključujući i sva mora i oceane. Analiza tih podataka pokazala je da postoji ogroman broj virusa koji vjerojatno inficiraju razne organizme, od bakterija i eukariotskih mikroorganizma poput planktona do višestaničnih organizama. Početna istraživanja fokusirala su se na viruse koji imaju DNK kao genom jer je DNK kemijski i fizički stabilnija molekula pa je bilo jednostavnije provesti sekvenciranje i otkriti veliki broj DNK virusa – objasnio nam je prof. Ban. Znači, pregledana je velika baza podataka RNK sekvenci planktona skupljenihu četiri godine projekta ekspedicije Tara Oceans. Planktonima se smatraju oni organizmi premaleni da bi mogli plivati protiv struje, a isto su tako vitalan dio oceanske prehrambene mreže kao što su i uobičajen domaćin RNK virusima. Ovaj je pregled ukazao na 44.000 gena koji kodiraju virusni proteinZatim su znanstvenici krenuli u povezivanje evolucijskih veza između  tih gena. Što su dva gena bila sličnija, to je vjerojatnije bilo da su virusi s tim  genima bili povezani. Zbog toga što su te sekvence evoluirale prije jako  puno vremena, moguće i prije stvaranje prve stanice, genetski putokazi  koji bi ukazali kada su se novi virusi možda odvojili od zajedničkog pretka ostali su izgubljeni negdje u povijesti. I onda se uz pomoć strojnog učenja prepoznate sekvence organiziralo na sistematičan način te su se razlike među njima uočavale na objektivniji način nego da se takav posao radio ručno. Nakon toga napravljena je sistematizacija novih virusa pri čemu je otkriveno da su virusi u dva od pet novih koljena posebice obilni u širokim oceanskim područjima, posebno onima u toplijim krajevima ili tropima kao što je slučaj kod Taraviricote, a onda je tu i Arctiviricota, koljeno čiji su virusi ponajviše prisutni u Arktičkom moru. Locirati prisutnost virusa znači i moći prepoznati njihovi djelovanje na druge organizme u istom području planeta.Ova skupina znanstvenika vjeruje da je Taraviricota možda i izgubljena karika evolucije RNK virusa za kojom znanstvenici odavno tragaju. Ako bi to bilo točno, tada bi znanstvenici konačno imali spoznaju ne samo o povijesti evolucije RNK virusa nego i o evoluciji ranog života na Zemlji. Jer, osim što RNK virusi mogu izazvati neke teške bolesti, isto tako mogu imati vitalnu ulogu u ekosustavima gdje, kako smo naveli, inficiraju cijeli spektar organizama poput mikroba koji utječu na okoliš kao i na prehrambene mreže. Prepoznati gdje ti RNK virusi obitavaju  može pomoći u saznanjima kako utječu na organizme koji pogone mnoge  ekološke procese koji pokreću sam naš  planet. Uz to je studija ukazala i na inovativne alate u proučavanju virusa. Spoznaje koje je donijelo ovo istraživanje mogu pomoći u objašnjavanju uloge mikroba u morima na prilagođavanje oceana klimatskim promjenama, tvrde autori ovog istraživanja. Oceani, naime, apsorbiraju iz atmosfere više od polovice ugljikova dioksida koji stvaraju ljudske aktivnosti, a baš ova skupina znanstvenika sugerirala je u ranijem istraživanju kako su morski virusi dugme na biološkoj pumpi kojom se regulira kako se skladišti ugljik u oceanima.I dok su mikrobi temeljni prinosnici svem životu na planeti, virusi koji inficiraju ili s njima ostvaruju neko međusobno djelovanje postižu različite utjecaje na funkcije mikroba. Za takve se viruse vjeruje da imaju tri  glavne svrhe – ubijanje stanica, promjene načina na koji zaražene stanice skladište energiju te prenošenje gena  s jednog domaćina na drugi. U ovom istraživanju, dakle, prepoznato je više stotina novih RNK virusa  koji odgovaraju postojećoj klasifikaciji u pet koljena, no isto je tako prepoznato i tisuće novih koje se moralo 
smjestiti u pet sasvim novih koljena, iz Taraviricota, Arctiviricota formirani su još i Pomiviricota, Paraxenoviricota i Wamoviricota unutar carstva  Orhornavirae gdje je ranije formirano  pet koljena RNK virusa u koje je bilo  moguće smjestiti i veliki broj virusa  prepoznatih ovim istraživanjem.

Nekompletni genomi
Sullivanova momčad dugo vremena kategorizira DNK virusa u oceanima pri čemu su 2015. i 2016. uspjeli  podići broj poznatih takvih virusa s  nekoliko tisuća na čak 200.000 koliko ih je bilo poznato 2019. U tom su istraživanju mogli proučavati virusne  čestice, no u ovom su se usredotočili  na jedan gen, RdRp, koji je kroz RNK  viruse evoluirao milijardama godina, a  postoji još od početka života na Zemlji  te ga nema u drugim virusima ili stanicama. I pri tome su koristili strojno učenje. Sada je ostalo da dodatnu klasifikaciju RNK virusa prihvati Međunarodni odbor za taksonomiju virusa. Međutim, unatoč prepoznavanju  tako mnogo RNK virusa, ostaje izazov točno odrediti koje organizme  oni zapravo inficiraju. Znanstvenike  u istraživanjima ograničavaju i nekompletni genomi tih RNK virusa kojih su prepoznati samo fragmenti zbog  tehnoloških ograničenja te genetske  kompleksnosti. Sada je njihov zadatak prepoznati koji to geni vjerojatno nedostaju te kako su se vremenom mijenjali. Njihov pronalazak omogućio bi bolje razumijevanje funkcioniranja novoprepoznatih virusa.
– Članak koji je nedavno objavljeni u časopisu Science opisuje otkriće velikog broja RNK virusa koji su rasprostranjeni u morima i oceanima na Zemlji. Znanstvenici su uspjeli identificirati veliki broj virusa koji 
imaju dvolančani ili jednolančani RNK kao genom i identificirati nove virusne vrste koje nam upotpunjuju 
sliku o evoluciji virusa. To je zanimljivo otkriće jer mnogi patogeni virusi koji inficiraju ljude imaju RNK kao genom pa će nam ovo istraživanje pomoći da bolje razumijemo njihovu poziciju u filogenetskom stablu virusa. Buduća istraživanja će se fokusirati na istraživanja u kojima će se proučavati domaćini tih virusa, naime ovo istraživanje je otkrilo sekvence novih virusa i koliko su slični ostalim virusima koje znamo, ali nismo naučili ništa što se tiče životnog ciklusa ovih virusa. Naime, da bi se to otkrilo potrebno se koristiti biokemijskim i mikrobiološkim metodama koje su mnogo sporije od brzog sekvenciranja koje je korišteno u ovom članku. Proučavanje virusa koji inficiraju patogene bakterije, takozvani bakteriofagi, moglo bi biti korisno i da bi se razvili novi tretmani protiv infekcije bakterijama koje su rezistentne na postojeće antibiotike – kaže znanstvenik Ban.nedostaju te kako su se vremenom mijenjali. Njihov pronalazak omogućio bi bolje razumijevanje funkcioniranja novoprepoznatih virusa.
– Članak koji je nedavno objavljeni u časopisu Science opisuje otkriće velikog broja RNK virusa koji su rasprostranjeni u morima i oceanima na Zemlji. Znanstvenici su uspjeli identificirati veliki broj virusa koji imaju dvolančani ili jednolančani RNK kao genom i identificirati nove virusne vrste koje nam upotpunjuju sliku o evoluciji virusa. To je zanimljivo otkriće jer mnogi patogeni virusi koji inficiraju ljude imaju RNK kao genom pa će nam ovo istraživanje pomoći da bolje razumijemo njihovu poziciju u filogenetskom stablu virusa. Buduća istraživanja će se fokusirati na istraživanja u kojima će se proučavati  domaćini tih virusa, naime ovo istraživanje je otkrilo sekvence novih virusa i  koliko su slični ostalim virusima koje znamo, ali nismo naučili ništa što se tiče životnog ciklusa ovih virusa. Naime, da bi se to otkrilo potrebno se koristiti biokemijskim i mikrobiološkim metodama koje su mnogo sporije od brzog sekvenciranja koje je korišteno u ovom članku. Proučavanje virusa koji  inficiraju patogene bakterije, takozvani bakteriofagi, moglo bi biti korisno i da bi se razvili novi tretmani protiv infekcije bakterijama koje su rezistentne na postojeće antibiotike – kaže znanstvenik Ban.

Ključne riječi

Još nema komentara

Nema komentara. Prijavite se i budite prvi koji će dati svoje mišljenje.
Važna obavijest
Sukladno članku 94. Zakona o elektroničkim medijima, komentiranje članaka na web portalu i mobilnim aplikacijama Vecernji.hr dopušteno je samo registriranim korisnicima. Svaki korisnik koji želi komentirati članke obvezan je prethodno se upoznati s Pravilima komentiranja na web portalu i mobilnim aplikacijama Vecernji.hr te sa zabranama propisanim stavkom 2. članka 94. Zakona.

Za komentiranje je potrebna prijava/registracija. Ako nemate korisnički račun, izaberite jedan od dva ponuđena načina i registrirajte se u par brzih koraka.

Želite prijaviti greške?

Još iz kategorije