L’incredibile scoperta di virus fornisce indizi sulle complesse origini della vita

Concetto artistico di “L’origine della vita”.

La prima scoperta di virus che infettano un gruppo di microbi che possono includere Gli antenati della vita complessa Sono stati trovati scienziati dell’Università del Texas ad Austin (UT Austin). Rapporto in Microbiologia della natura. La sorprendente scoperta fornisce indizi allettanti sulle origini della vita complessa e suggerisce nuove direzioni per indagare sull’ipotesi che i virus fossero essenziali per l’evoluzione degli esseri umani e di altre forme di vita complesse.

C’è un’ipotesi ben supportata che tutte le forme di vita complesse come l’uomo, le stelle marine e gli alberi – che sono caratterizzati da cellule con un nucleo e sono chiamati eucarioti – siano sorti quando Archaea e batteri si fondono per formare un organismo ibrido. Ricerca recente Si suggerisce che i primi eucarioti siano discendenti diretti dei cosiddetti Asgard archaea. L’ultima ricerca, condotta da Ian Rambo (un ex dottorando all’Università di Austin) e altri membri del Brett Baker Laboratory, evidenzia anche il ruolo dei virus in questa storia di miliardi di anni.

Virus che infettano ASGARD archaea

Confronto di tutti i genomi virali conosciuti. Questi virus con genomi simili sono raggruppati, compresi quelli che infettano i batteri (a sinistra) e gli eucarioti (al centro a destra e in basso). I virus che infettano Asgard archaea sono unici tra quelli descritti in precedenza. Credito: Università del Texas ad Austin

“Questo studio apre le porte a una migliore soluzione all’origine degli eucarioti e a una comprensione del ruolo dei virus nell’ambiente e dell’evoluzione di Asgard archaea”, ha affermato Rambo. “C’è un’ipotesi che i virus possano aver contribuito all’emergere di una vita cellulare complessa”.

Sommergibile Alvin

I ricercatori dell’UT Austin hanno utilizzato il sommergibile Alvin per raccogliere sedimenti e campioni microbici da 2.000 metri (6.600 piedi) di profondità nel Golfo di California. Credito: Brett Baker

Rambo indica un’ipotesi controversa chiamata formazione di eucarioti virali. Suggerisce che oltre ai batteri e agli archei, i virus potrebbero aver contribuito con alcune componenti genetiche allo sviluppo degli eucarioti. Sebbene questa ultima scoperta non risolva questa controversia, fornisce alcune prove interessanti.

I virus scoperti di recente che infettano gli Asgard archea vivi hanno alcune caratteristiche simili ai virus che infettano gli eucarioti, inclusa la capacità di trascriverli.[{” 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.

Alvin Submersible in Gulf of California

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.

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