В глубинах океана обнаружен постоянно мутирующий вирус-экстремофил

На океаническом дне в условиях почти полного отсутствия света, при крайне низких температурах и экстремально высоком давлении проживают особые организмы — археи. Это примитивный домен жизни, возникший около 3,5 миллиардов лет назад. Его представители лишены даже клеточного ядра, но их способности к выживанию поражают воображение биологов вот уже многие годы.

Археи похожи на бактерий, но имеют несколько другое генетическое строение. Они могут питаться метаном и "дышать" серой или металлом вместо кислорода — все эти качества позволяют им выжить в экстремальных условиях океанического дна, которые бы для большинства форм жизни на Земле оказались смертельны.

В рамках нового исследования учёные Калифорнийского университета в Санта-Барбаре обнаружили то, что всё же способно уничтожить архей — новый вирус, способный ради успешного заражения организма-хозяина спровоцировать мутации в своих собственных генах. Примечательно, что археи сами по себе также обладают способностью изменить собственный генетический код.

"Своим исследованием мы попытались определить механизмы, благодаря которым вирусы и археи адаптируются к выживанию в экстремальной и крайне неблагоприятной среде", — рассказывает ведущий автор исследования Дэвид Валентайн (David Valentine) в пресс-релизе.

Чтобы забрать необходимые пробы со дна океана исследователи организовали экспедицию на роботизированной подводной лодке Alvin. Она позволила приблизиться к месту обитания архей-экстремофилов и их вирусов. Учёные взяли образцы с морского дна на глубине более километра под поверхностью.

Археи, завезённые в лабораторию Университета, поместили в ёмкости, которые постоянно продували струями метана, чтобы микроорганизмы выжили и продолжили развиваться. Когда учёные проверили археи на предмет наличия вирусных инфекций, то обнаружили интересный патоген. Он оказался обладателем характерного генетического "отпечатка", который указывал на то, что инфекционный агент заражал питающиеся метаном организмы.

Затем Валентайн и его коллеги провели секвенирование генома вируса, чтобы больше узнать о его способностях и возможностях. При ближайшем рассмотрении оказалось, что геном вирусов содержит небольшой генетический элемент, известный как генерирующий разнообразие ретроэлемент (diversity-generating retroelement). Он ускоряет мутации определённого участка генома вируса.

Подобная "самонаводящаяся" мутация позволяет вирусам эффективнее заражать крайне приспособленных к экстремальным условиям архей. По словам учёных, это прекрасный пример конвергентного развития двух организмов, вынужденных проживать в экстремальных условиях и постоянно эволюционировать, чтобы выжить.

Результаты исследования описаны в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.