Микробы в кишечнике человека и других местах содержат загадочные кольца РНК, функции которых остаются загадкой.
Во время сбора и анализа генетических последовательностей растений, животных и микробов, биологи продолжают сталкиваться с сюрпризами, в том числе с такими, которые могут бросить вызов самому определению жизни. Последний такой сюрприз - новый вид вирусоподобной сущности, населяющей бактерии рта и кишечника человека. Эти «обелиски», как их назвала открывшая их команда Стэнфордского университета, имеют геномы, по-видимому, состоящие из петель РНК, а принадлежащие им последовательности были обнаружены по всему миру.
Другие учёные в восторге от появления обелисков. Пока неизвестно, влияют ли они на здоровье человека, но они могут изменить генетическую активность своих бактериальных хозяев, что, в свою очередь, может повлиять на человеческие гены.
Большинству людей РНК, или рибонуклеиновая кислота, известна как альтер-эго ДНК, которая переносит рецепты производства белка, закодированные в гене, на молекулярные «кухни» за пределами клеточного ядра. Но более 200 вирусов, в том числе вызывающих грипп, Эболу и COVID-19, обходят ДНК, имея геномы, состоящие только из РНК. Их геномы включают последовательности, кодирующие белки, из которых состоит вирусная оболочка и рибозимы — ферменты, которые позволяют вирусу копировать свою исходную РНК, оказавшись внутри клетки.
Ученые до сих пор спорят о том, живые ли вирусы — они не могут размножаться независимо от молекул клетки-хозяина, — но существуют еще более простые «существа». В начале 20 века фитопатологи столкнулись с вироидами, представляющими собой инфекционную петлю РНК без типичной белковой оболочки вирусов. Похоже, что геномы вироидов вообще не кодируют никаких белков. Вироиды вызывают большой интерес, поскольку они взаимодействуют с геномами растений, иногда разрушительным образом — например, они вызывают задержку роста и деформацию картофеля, хризантем и других сельскохозяйственных культур и цветов.
Долгое время считалось, что вироиды встречаются только у растений, но недавно были получены некоторые свидетельства существования вироидоподобных кольцевых геномов РНК среди баз данных последовательностей животных, бактерий и других форм жизни. В новом поиске неоткрытых геномов РНК биолог из Стэнфорда Эндрю Файр и его коллеги разработали сложное программное обеспечение для анализа существующих каталогов активных генов микробов, живущих в человеке. Они искали последовательности РНК, которые образуют круги — генетический материал как вирусов, так и вироидов. Стэнфордский поиск дал около 30 000 предсказанных кругов РНК, каждый из которых состоит примерно из 1000 оснований и, вероятно, представляет собой отдельный обелиск.
Команда пришла к выводу, что они вряд ли могут быть настоящими вирусами, поскольку РНК-вирусы обычно имеют гораздо больше оснований. Но некоторые из последовательностей обелиска кодируют белки, участвующие в репликации РНК, что делает их более сложными, чем стандартные вироиды. Однако, как и вироиды, обелиски, похоже, не кодируют белки, составляющие оболочку. Необходима дальнейшая работа, чтобы увидеть, насколько обелиски отличаются от вироидов и других вироподобных частиц.
Среди изученных баз данных микробов человека последовательности обелиска были обнаружены у 7% кишечных бактерий человека и у половины бактерий во рту человека. А обелиски у микробов из разных частей тела имеют отличительные последовательности. Поскольку обелиски содержат гены, которые не похожи ни на один из обнаруженных до сих пор в других организмах, они представляют собой класс разнообразных РНК, которые колонизировались и остались незамеченными в человеческом и глобальном микробиоме.
Один большой вопрос заключается в том, произошли ли вирусы из все более сложных вироидов и обелисков, или они сначала возникли, а затем деградировали в эти более простые структуры. Учёные заинтригованы тем фактом, что картина долгосрочной эволюции вирусов на Земле начинает медленно прорисовываться.