Вчені знайшли вірус з найдовшим хвостом у світі

Науковці зробили неочікуване відкриття у водах Північного Тихого океану біля Гаваїв — вони виявили гігантський вірус з найдовшим хвостом, який коли-небудь документували у віросфері. Дослідження опубліковано у журналі bioRxiv.

Вірус отримав назву PelV-1, а його хвіст може сягати 2,3 мікрона у довжину. Це більше за розміри багатьох бактерій і вдвічі перевищує довжину хвоста попереднього рекордсмена — вірусу Tupanvirus.

Історія відкриття PelV-1 почалася на станції ALOHA — довготерміновому моніторинговому пункті у Північнотихоокеанському субтропічному круговороті. Вчені зібрали морську воду на глибині 25 метрів під поверхнею, виділивши динофлагелят під назвою Pelagodinium та, що стало несподіванкою, його вірусного «автостопника».

Вірус заражає динофлагеляти — групу планктону, що само по собі є досить рідкісним явищем. Віруси, які заражають динофлагеляти, надзвичайно важко виявити. Відомо лише два інші великі ДНК-віруси, які заражають представників цієї групи, і жоден з них не має секвенованого геному. Ця прогалина має значення, оскільки динофлагеляти відіграють центральну роль у морських екосистемах — вони утворюють симбіотичні партнерства, живлять харчові мережі і іноді спричиняють шкідливе цвітіння водоростей.

Найбільш цікавою особливістю вірусу є його хвіст. Електронна мікроскопія виявила найвражаючу рису PelV-1 — тонкий хвіст шириною 30 нанометрів, який може розтягуватися більш ніж у 10 разів довше за 200-нанометровий капсид вірусу. Деякі віріони також мають коротший, товстий виступ на протилежному кінці, який виходить з зіркоподібного отвору.

Покадрова зйомка показує, що вірус використовує свій хвіст для прикріплення до клітин-господарів на ранній стадії зараження. Проте цікаво, що новоутворені віруси всередині клітин-господарів взагалі не мають хвостів, що означає, що цей придаток збирається пізніше, після того як клітина розривається.

Цей незвичайний життєвий цикл породжує питання про те, що робить хвіст у відкритому океані. Дослідники припускають, що він підвищує шанси вірусу зіткнутися з господарем у бідному на поживні речовини круговороті. «Це збільшує ефективний діаметр вірусу, підвищуючи ймовірність контакту з потенційним господарем», — пишуть вчені.

Секвенування вірусної ДНК принесло ще одну несподіванку — культури містили другий, рідший вірус. Названий co-PelV, він належить до тієї ж родини Mesomimiviridae, але не має генів хвоста. Він несе власний арсенал метаболічних інструментів, включаючи ферменти для розщеплення хлорофілу та целюлози, і може впливати не лише на метаболізм свого господаря, але й на його поведінку.

Геном PelV-1 величезний для вірусу — 459 тисяч пар основ, що містять 467 генів. Деякі з цих генів виконують функції, які зазвичай спостерігаються у живих клітинах, включаючи частини енергетичного циклу клітини, білки, що захоплюють світло, і навіть родопсин — світлочутливу молекулу, яка може допомогти вірусу використовувати енергію сонячного світла.

Відкриття PelV-1 підкреслює, як мало ми знаємо про гігантські океанічні віруси. Гігантські віруси вже перевернули підручникові визначення того, що може робити вірус, з геномами, які кодують метаболічні шляхи, білки стресової відповіді та фотосинтетичну машинерію. PelV-1 додає рекордний морфологічний поворот до цієї історії.

Незвичайна комбінація особливостей PelV-1 — від його фірмового хвоста до обширного набору метаболічних генів — розширює діапазон форм і функцій, відомих серед морських вірусів. Додаючи як морфологічні, так і геномні крайнощі до каталогу, це дає перспективу того, як мало ми знаємо про вірусний світ океанів.

Майбутня робота досліджуватиме точно, як збирається хвіст PelV-1, як він впливає на успіх зараження, і чи ховаються подібні довгохвості віруси деінде в морі. Наразі відкриття нагадує, що навіть у деяких з найбільш вивчених вод на Землі мікробний світ все ще може преподносити сюрприз.