Εντόπισαν 5.504 νέους RNA ιούς στους ωκεανούς, και ένα χαμένο κρίκο στην εξελικτική αλυσίδα

Συντάκτης: Στέφανος Νικήτας

Οι ιοί RNA είναι περισσότερο γνωστοί για τις ασθένειες που προκαλούν στους ανθρώπους, από το κοινό κρυολόγημα έως την COVID-19

The moon sets into the Pacific Ocean as a surfer rides an early morning wave off the coast of Encinitas, California, U.S., March 17, 2022. REUTERS/Mike BlakeMIKE BLAKE VIA REUTERS

Μια ανάλυση του γενετικού υλικού που βρίσκεται στους ωκεανούς εντόπισε την ύπαρξη χιλιάδων έως τώρα άγνωστων RNA ιών, διπλασιάζοντας τον αριθμό των βιολογικών ομάδων που πιστεύαμε ότι υπήρχαν, σύμφωνα με μια μελέτη που δημοσίευσε στο περιοδικό «Science», ομάδα ερευνητών στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο του Οχάιο.

Οι ιοί RNA είναι περισσότερο γνωστοί για τις ασθένειες που προκαλούν στους ανθρώπους, από το κοινό κρυολόγημα έως την COVID-19. Επίσης, μολύνουν φυτά και ζώα σημαντικά για τον άνθρωπο. Αυτοί οι ιοί μεταφέρουν τις γενετικές τους πληροφορίες σε RNA, αντί για DNA. Οι RNA ιοί εξελίσσονται με πολύ ταχύτερους ρυθμούς από ό,τι οι DNA ιοί. Ενώ οι επιστήμονες έχουν καταγράψει εκατοντάδες χιλιάδες ιούς DNA στα φυσικά τους οικοσυστήματα, οι ιοί RNA δεν έχουν μελετηθεί αρκετά.

GUILLERMO DOMÍNGUEZ HUERTA, CC BY-ND

Αυτοί οι ιοί μεταφέρουν τις γενετικές τους πληροφορίες στο RNA, αντί στο DNA. Οι ιοί RNA εξελίσσονται με πολύ ταχύτερους ρυθμούς από τους ιούς DNA. Ενώ οι επιστήμονες έχουν καταγράψει εκατοντάδες χιλιάδες ιούς DNA στα φυσικά τους οικοσυστήματα, οι ιοί RNA δεν έχουν μελετηθεί σχετικά.

Ωστόσο, σε αντίθεση με τους ανθρώπους και άλλους οργανισμούς που αποτελούνται από κύτταρα, οι ιοί στερούνται μοναδικών σύντομων τμημάτων DNA που θα μπορούσαν να λειτουργήσουν ως γενετικός γραμμωτός κώδικας. Χωρίς αυτόν τον γραμμωτό κώδικα, η προσπάθεια διάκρισης διαφορετικών ειδών ιών στη φύση είναι δύσκολο.

ZAYED ET AL., SCIENCE VOLUME 376:156 2022

Για να παρακάμψουν αυτό το εμπόδιο, οι ερευνητές αποφάσισαν να εντοπίσουν το γονίδιο που παράγει μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη που επιτρέπει σε έναν ιό να αναπαράγει το γενετικό του υλικό. Είναι η μόνη πρωτεΐνη που μοιράζονται όλοι οι RNA ιοί, επειδή παίζει ουσιαστικό ρόλο στον τρόπο με τον οποίο πολλαπλασιάζονται. Κάθε RNA ιός, ωστόσο, έχει μικρές διαφορές στο γονίδιο που κωδικοποιεί την πρωτεΐνη, οι οποίες μπορούν να βοηθήσουν στη διάκριση του ενός τύπου ιού από τον άλλο.

Η επιστημονική ομάδα μελέτησε μια παγκόσμια βάση δεδομένων με αλληλουχίες RNA από πλαγκτόν που συλλέχθηκαν κατά τη διάρκεια του τετραετούς παγκόσμιου ερευνητικού προγράμματος Tara Oceans expeditions. Το πλαγκτόν είναι οποιοσδήποτε υδρόβιος οργανισμός που είναι μικρός ώστε να κολυμπά ενάντια στο ρεύμα. Αποτελεί ζωτικό μέρος των τροφικών πλεγμάτων των ωκεανών και είναι κοινός ξενιστής RNA ιών. Οι ερευνητές εντόπισαν πάνω από 44.000 γονίδια που παράγουν την πρωτεΐνη του ιού.

ZAYED ET AL., SCIENCE VOLUME 376:156 2022

Η επόμενη πρόκληση για την ομάδα ήταν να προσδιορίσει τις εξελικτικές συνδέσεις μεταξύ αυτών των γονιδίων. Όσο πιο παρόμοια ήταν δύο γονίδια, τόσο πιο πιθανό ήταν οι ιοί με αυτά τα γονίδια να είχαν στενή συγγένεια. Με τη βοήθεια της μηχανικής μάθησης οργάνωσαν αυτές τις αλληλουχίες και εντόπισαν τις διαφορές.

«Εντοπίσαμε συνολικά 5.504 νέους υδρόβιους RNA ιούς και διπλασιάσαμε τον αριθμό των γνωστών φυλών από 5 σε 10», αναφέρει η ομάδα στο άρθρο της που δημοσιεύθηκε στον ιστότοπο The Conversation.

«Η γεωγραφική χαρτογράφηση αυτών των νέων αλληλουχιών αποκάλυψε ότι οι δύο νέες φυλές ήταν εξαιρετικά διαδεδομένες σε τεράστιες ωκεάνιες περιοχές, με περιφερειακές προτιμήσεις είτε σε εύκρατα και τροπικά ύδατα (Taraviricota), είτε στον Αρκτικό Ωκεανό (Arctiviricota). Πιστεύουμε ότι η Taraviricota μπορεί να είναι ο χαμένος κρίκος στην εξέλιξη των RNA ιών που αναζητούν εδώ και καιρό οι ερευνητές, καθώς συνδέει δύο διαφορετικά είδη γνωστών RNA ιών που έχουν διαφορές στην αναπαραγωγή τους».

Γιατί έχει σημασία

Αυτές οι νέες αλληλουχίες βοηθούν τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα όχι μόνο την εξελικτική ιστορία των RNA ιών αλλά και την εξέλιξη της πρώτης ζωής στη Γη.

Όπως έδειξε η πανδημία της COVID-19, οι RNA ιοί μπορούν να προκαλέσουν θανατηφόρες ασθένειες. Ωστόσο διαδραματίζουν ζωτικό ρόλο στα οικοσυστήματα, επειδή μπορούν να μολύνουν ένα ευρύ φάσμα οργανισμών, συμπεριλαμβανομένων μικροβίων που επηρεάζουν τα περιβάλλοντα και τα τροφικά πλέγματα, σε χημικό επίπεδο.

Η χαρτογράφηση των περιοχών όπου ζουν οι RNA ιοί θα βοηθήσει τους επιστήμονες να καταλάβουν τις οικολογικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στον πλανήτη μας. Η νέα μελέτη παρέχει επίσης βελτιωμένα εργαλεία που μπορούν να βοηθήσουν τους ερευνητές να καταγράψουν νέους ιούς καθώς αυξάνονται οι γενετικές βάσεις δεδομένων.

Τι δεν είναι γνωστό ακόμη

Παρά τον εντοπισμό τόσων πολλών νέων RNA ιών, οι ερευνητές πρέπει να μπορέσουν να προσδιορίσουν με ακρίβεια ποιοι οργανισμοί μολύνονται από αυτούς. Προς το παρόν, οι μελετούν κυρίως θραύσματα γονιδιωμάτων RNA ιών, εν μέρει λόγω της γενετικής πολυπλοκότητας και των τεχνολογικών προβλημάτων.

«Στην επόμενη φάση θα πρέπει να καταλάβουμε τι είδους γονίδια μπορεί να λείπουν και πώς άλλαξαν με την πάροδο του χρόνου. Η αποκάλυψη αυτών των γονιδίων θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα τον τρόπο λειτουργίας αυτών των ιών», καταλήγει η ομάδα στο άρθρο της.

(Πηγή: huffingtonpost.gr με πληροφορίες από Theconversation)