Phát hiện đầu tiên về vi rút lây nhiễm một nhóm vi khuẩn có thể bao gồm Tổ tiên cuộc sống phức tạp Các nhà khoa học tại Đại học Texas ở Austin (UT Austin) đã được tìm thấy Báo cáo Trong Vi sinh vật tự nhiên. Khám phá đáng kinh ngạc cung cấp manh mối về nguồn gốc của sự sống phức tạp và gợi ý hướng mới để điều tra giả thuyết rằng virus là yếu tố cần thiết cho sự tiến hóa của con người và các dạng sống phức tạp khác.

Có một giả thuyết được ủng hộ rõ ràng rằng tất cả các dạng sống phức tạp như con người, sao biển và cây cối – được đặc trưng bởi các tế bào có nhân và được gọi là sinh vật nhân chuẩn – phát sinh khi Archaea và vi khuẩn hợp nhất để tạo thành một sinh vật lai. Nghiên cứu gần đây Có ý kiến ​​cho rằng những sinh vật nhân chuẩn đầu tiên là hậu duệ trực tiếp của cái gọi là vi khuẩn cổ Asgard. Nghiên cứu mới nhất được thực hiện bởi Ian Rambo (một cựu nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Đại học Austin) và các thành viên khác của Phòng thí nghiệm Brett Baker, cũng nhấn mạnh vai trò của virus trong lịch sử hàng tỷ năm này.

So sánh tất cả các bộ gen virus đã biết. Những vi-rút có bộ gen tương tự này được nhóm lại với nhau bao gồm những vi-rút lây nhiễm vi khuẩn (trái) và sinh vật nhân chuẩn (giữa bên phải và dưới cùng). Vi rút lây nhiễm vi khuẩn cổ Asgard là duy nhất so với những vi rút đã được mô tả trước đây. Tín dụng: Đại học Texas ở Austin

Rambo nói: “Nghiên cứu này mở ra một giải pháp tốt hơn về nguồn gốc của sinh vật nhân chuẩn và hiểu biết về vai trò của virus trong môi trường và sự tiến hóa của vi khuẩn cổ Asgard. “Có một giả thuyết cho rằng virus có thể đã góp phần vào sự xuất hiện của đời sống tế bào phức tạp.”

Các nhà nghiên cứu từ UT Austin đã sử dụng tàu lặn Alvin để thu thập các mẫu trầm tích và vi sinh vật từ độ sâu 2.000 mét (6.600 feet) ở Vịnh California. Tín dụng: Brett Baker

Rambo chỉ ra một giả thuyết gây tranh cãi được gọi là sự hình thành virut nhân thực. Bà gợi ý rằng ngoài vi khuẩn và vi khuẩn cổ, vi rút có thể đã đóng góp một số thành phần di truyền vào sự phát triển của sinh vật nhân chuẩn. Mặc dù khám phá mới nhất này không giải quyết được tranh cãi này, nhưng nó cung cấp một số bằng chứng thú vị.

Các vi rút được phát hiện gần đây lây nhiễm vi khuẩn sống Asgard có một số tính năng tương tự như vi rút lây nhiễm sinh vật nhân chuẩn, bao gồm cả khả năng phiên mã chúng.[{” 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.

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.