Một nghiên cứu mới về virus khổng lồ ủng hộ ý kiến cho rằng virus là sinh vật sống cổ đại và không phải là tàn dư phân tử vô sinh chạy điên cuồng, như một số nhà khoa học đã lập luận.
Các mimillin là một trong những loại virus lớn nhất và phức tạp nhất được biết đến. Nhìn thấy ở đây là hình lục giác đen, nó lây nhiễm một amip. Nhấn vào đây để phóng to. Tín dụng hình ảnh: Giáo sư Didier Raoult / Phòng thí nghiệm Rickettsia, La Timone, Marseille, Pháp.
Nghiên cứu có thể định hình lại cây gia đình phổ quát, thêm một nhánh lớn thứ tư vào ba nhánh mà hầu hết các nhà khoa học đồng ý đại diện cho các lĩnh vực cơ bản của cuộc sống.
Những phát hiện mới xuất hiện trên tạp chí BMC Evolutionary Biology.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một phương pháp tương đối mới để nhìn vào quá khứ xa xôi. Thay vì so sánh các chuỗi di truyền, không ổn định và thay đổi nhanh chóng theo thời gian, họ đã tìm kiếm bằng chứng về các sự kiện trong quá khứ trong các lĩnh vực cấu trúc ba chiều của protein. Các họa tiết cấu trúc này, được gọi là nếp gấp, là hóa thạch phân tử tương đối ổn định - giống như hóa thạch của xương người hoặc động vật - cung cấp manh mối cho các sự kiện tiến hóa cổ đại, giáo sư khoa học cây trồng của Đại học Illinois và Viện nghiên cứu sinh học genomic, ông Christophero Caetano-Anollés, người đứng đầu phân tích.
Giáo sư khoa học cây trồng của Đại học Illinois và Viện sinh học bộ gen, giáo sư Gustavo Caetano-Anollés | Tín dụng hình ảnh: L. Brian Stauffer.
Giống như các nhà cổ sinh vật học, chúng tôi xem xét các bộ phận của hệ thống và cách chúng thay đổi theo thời gian, theo ông Caetano-Anollés. Một số nếp gấp protein chỉ xuất hiện trong một nhóm hoặc trong một tập hợp con của sinh vật, trong khi những người khác là phổ biến cho tất cả các sinh vật được nghiên cứu cho đến nay.
Chúng tôi đưa ra một giả định rất cơ bản rằng các cấu trúc xuất hiện thường xuyên hơn và trong nhiều nhóm hơn là các cấu trúc cổ xưa nhất, ông nói.
Hầu hết các nỗ lực để ghi nhận sự liên quan của tất cả các sinh vật sống đã khiến virus bị loại khỏi phương trình, Caetano-Anollés nói.
Ông Weveve luôn luôn nhìn vào Tổ tiên chung phổ biến cuối cùng bằng cách so sánh các tế bào, ông nói. Chúng tôi không bao giờ thêm vi-rút. Vì vậy, chúng tôi đưa virus vào hỗn hợp để xem những virus này đến từ đâu.
Các nhà nghiên cứu đã tiến hành một cuộc điều tra dân số về tất cả các nếp gấp protein xảy ra ở hơn 1.000 sinh vật đại diện cho vi khuẩn, vi rút, vi khuẩn được gọi là vi khuẩn cổ và tất cả các sinh vật sống khác. Các nhà nghiên cứu bao gồm các virus khổng lồ vì những virus này rất lớn và phức tạp, với bộ gen là đối thủ - và trong một số trường hợp vượt quá - nguồn lực di truyền của vi khuẩn đơn giản nhất, Caetano-Anollés nói.
Những con virut khổng lồ có bộ máy đáng kinh ngạc dường như rất giống với bộ máy mà bạn có trong một tế bào, anh nói. Họ có sự phức tạp và chúng tôi phải giải thích tại sao.
Một phần của sự phức tạp đó bao gồm các enzyme liên quan đến việc dịch mã di truyền thành protein, ông nói. Các nhà khoa học đã giật mình khi tìm thấy các enzyme này trong virus, vì virus thiếu tất cả các máy móc xây dựng protein đã biết khác và phải điều khiển các protein chủ để thực hiện công việc cho chúng.
Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu đã lập bản đồ mối quan hệ tiến hóa giữa các nguồn protein của hàng trăm sinh vật và sử dụng thông tin để xây dựng một cây sự sống phổ quát mới bao gồm virus. Cây kết quả có bốn nhánh khác biệt rõ ràng, mỗi nhánh đại diện cho một siêu nhóm riêng biệt. Các virut khổng lồ tạo thành nhánh thứ tư của cây, bên cạnh vi khuẩn, vi khuẩn cổ và eukarya (thực vật, động vật và tất cả các sinh vật khác có tế bào có nhân).
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng nhiều nếp gấp protein cổ xưa nhất - những thứ được tìm thấy trong hầu hết các sinh vật tế bào - cũng có mặt trong các virus khổng lồ. Điều này cho thấy những virus này xuất hiện khá sớm trong quá trình tiến hóa, gần gốc rễ của sự sống, Caetano-Anollés nói.
Phân tích mới bổ sung thêm bằng chứng cho thấy các virus khổng lồ ban đầu phức tạp hơn nhiều so với ngày nay và trải qua sự giảm đáng kể về bộ gen của chúng theo thời gian, Caetano-Anollés nói. Sự giảm này có khả năng giải thích việc họ chấp nhận lối sống ký sinh, ông nói. Ông và các đồng nghiệp của ông cho rằng các virus khổng lồ giống như tổ tiên ban đầu của chúng hơn là các virus nhỏ hơn có bộ gen giảm dần.
Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng vi-rút dường như là những người truyền bá thông tin quan trọng trên cơ sở dữ liệu, theo ông Ca Caano
Cấu trúc protein mà các sinh vật khác chia sẻ với virus có chất lượng đặc biệt, chúng được phân phối (rộng rãi hơn) so với các cấu trúc khác, ông nói. Một trong những cấu trúc này là một khám phá đáng kinh ngạc trong quá trình tiến hóa. Và virus đang phân phối sự mới lạ này, ông nói.
Hầu hết các nghiên cứu về virus khổng lồ đều hướng về cùng một hướng, theo ông Caetano-Anollés. Và nghiên cứu này cung cấp thêm bằng chứng cho thấy virus được nhúng vào kết cấu của sự sống.
Qua Đại học Illinois