Na pierwszy rzut oka Antarktyczne Jezioro Organiczne wydaje się wrogie dla życia. Jak można oczekiwać, jego woda jest zimna, ekstremalnie słona i pozbawiona tlenu. Ale kiedy przyjrzeć się jej pod mikroskopem, zobaczymy tam masę żyjątek. Są tu bakterie i glony. Są i wirusy, które zarażają glony. Oraz najbardziej zdumiewające ze wszystkich, wirusy atakujące wirusy. To wirusofagi — dosłownie „pożeracze wirusów" — odkryto ich trzy rodzaje.
Pierwsze wirusofagi, które noszą sympatyczną nazwę Sputnik, zostały odkryte przez Bernarda La Scolę i Christelle Desnues w 2008. To było niesamowite odkrycie, nikt wcześniej nie widział wirusa obierającego sobie za cel inne wirusy. La Scola i Desnues znaleźli Sputnika w najmniej prawdopodobnym miejscu — w brudnej wodzie paryskiej chłodni kominowej. Namierzono tam jednego z największych na świecie wirusów, znanego jako „mamawirus", który z kolei zaraża amebę.

Mamawirus tworzy gigantyczne wirusowe wytwórnie wewnątrz ameby, aby produkować więcej swoich kopii. Ale Sputnik przejmuje te wytwórnie, powielając się na koszt większego gospodarza. Nie zaraża bezpośrednio mamawirusa, ale wyzyskuje go wystarczająco, aby kilkukrotnie spowolnić tempo jego reprodukcji.

Na początku tego miesiąca, Mattias Fischer i Curtis Suttle odkryli drugiego wirusofaga, znanego jako Mawirus. Obiera on za cel innego wirusa-wielkoluda zwanego CroV, który posiada największy genom wirusowy jaki znamy. Dla odmiany CroV infekuje typ planktonu, który nosi nazwę Cafeteria. Mawirus zachowuje się bardzo podobnie do Sputnika — nie może żyć samodzielnie wewnątrz Cafeterii, więc przywłaszcza sobie wytwórnię CroV, aby produkować więcej Mawirusów.

Teraz Sheree Yau z University of New South Wales znalazła trzeciego wirusofaga, a to dopiero początek. Jej eksperymenty ujawniły ślady ogólnoświatowego klubu wirusofagów, który obejmuje co najmniej cztery kontynenty.

Zespół Yau zebrał próbki z powierzchni Jeziora Organicznego i poddał analizie wszystkie DNA, używając wewnątrz nich technik metagenomicznych (metagenomics). Metoda ta przypomina zasadę najpierw-strzelaj-potem-pytaj — sekwencjonujemy wszystko w próbce, a później łączymy w indywidualne genomy. Yau odkryła, że jezioro zostało zdominowane przez grupę (tak, zgadliście) gigantycznych wirusów nazwanych wirusami phycoDNA (PV), które zarażają glony. Te wirusy to główni gracze w oceanach. Kontrolują wzrost glonów, nie dopuszczając, by dostały amoku i tworzyły szkodliwe zakwity wodne. A jeżeli kwiatostan zdąży się uformować, wirusy mogą także i nad nim przejąć kontrolę.

Wśród bałaganu genowego Yau znalazła także kilka sekwencji, które odpowiadały maleńkiemu genowi Sputnika — wszystkie pochodzące z pojedynczego kolistego genomu. Był to kolejny wirusofag, a Yau nadała mu stosowną nazwę — wirusofag Jeziora Organicznego (Organic Lake virophage — OLV). Jego genom jest większy niż Sputnika, ale dzieli z nim kilka tych samych genów, które spełniają kluczowe role.

Genom OLV zawiera także geny, które pochodzą od PV. Jak się okazało, jest to powtarzający się trend dla tej grupy — wirusofagi są genetycznymi chimerami, które wymieniają się genami z innymi gatunkami. Na przykład genom Sputnika jest swoistym miszmaszem genów innych wirusów, bakterii a nawet bardziej złożonych komórek.

Historia Mawirusa jest jeszcze bardziej skomplikowana. Jego geny wyglądają trochę tak, jak grupa wędrujących genów zwana „Niezależnymi transpozonami" („Maverick transposons"). Sekwencje te mogą samodzielnie przeskakiwać w dowolne miejsce wszystkich rodzajów genomów złożonych komórek, wliczając nasze własne. Kiedy tylko transpozony znajdą się w nowym miejscu, mogą mieszać w genach i zmieniać sposób, w jaki są one aktywowane. Z punktu widzenia ewolucji czyni to z nich ważną siłę sprawczą. Niezależne transpozony mogły więc wyewoluować od prastarych krewniaków Mawirusów. Jeśli to prawda, wirusofagi nie są tylko niszową grupą, która zaraża ameby w wieżach ciśnień albo algi w zamarzniętych jeziorach — mogą mieć ważny wpływ na ewolucję życia.

W rzeczy samej, badania Yau nad Jeziorem Organicznym były zaledwie ślizganiem się po powierzchni. Przeszukując inne bazy danych znalazła sekwencje, które odpowiadały tym z OLV niedaleko Jeziora Ace, także na Antarktydzie. Odnalazła je w lagunie Punta Cormorant na Wyspach Galapagos. Natrafiła na nie także w Zatoce Delaware, stanowiącej estuarium rzeki Delaware w stanie New Jersey. Znalazła je wreszcie w Gatun, słodkowodnym jeziorze w Panamie. Świat pożeraczy wirusów czeka tylko, aby zostać zbadany i odkryty.

Źródła: Yau, Lauro, DeMaere, Brown, Thomas, Raftery, Andrews-Pfannkoch, Lewis, Hoffman, Gibson & Cavicchioli. Virophage control of antarctic algal host-virus dynamics. PNAS http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1018221108

Tekst oryginału.

Not Exaclty Rocket Science/Discover 28 marca 2011r.