Retrovirusų ir jų šeimininkų makroevoliucija

[Darius Kazlauskas]

Ar teko girdėti, kad paleontologai tyrinėtų virusų fosilijas? Tikriausiai ne, nes jų lipidiniai ar baltyminiai apvalkalai nepalankiomis sąlygomis greitai suyra. Kitavertus molekulinės fosilijos gali būti naudojamos prokariotų (galbūt ir virusų) makroevoliucijos tyrimams (Didžiausi paskutinių mėnesių evoliucijos teorijos pasiekimai bei novatoriški atradimai). Tačiau aiškinantis kai kurių virusų kilmę nebūtinos senovinės liekanos, pakanka turėti jų šeimininkų ir jiems giminingų rūšių genetinės informacijos duomenų bazę. Taip tiriami parazitai, kurių genai integruoti į šeimininko DNR, esančią lytinėse ląstelėse ir plintantys pastariesiems dauginantis pvz: Mįslingieji virusai - vyčių pagalbininkai . Įdomu tai, kad retrovirusinės (RV) kilmės sekos sudaro net 42% žmogaus genomo [1] (Horizontalios genų pernašos vaidmuo evoliucijoje). Naujausiame "Science" žurnalo numeryje, straipsnyje "Macroevolution of Complex Retroviruses" [2] analizuota III klasės (1 pav.) endogeninių retrovirusų, kilusių iš Foamy (putojančių (pavadintų dėl in vitro sukeliamos ląstelės vakuolizacijos)) RV (2 pav. pastarieji pažymėti raudonu lanku, dešiniau - HIV), makroevoliucija. Autoriai naudodami filogenetikos, biogeografijos ir lyginamosios genomikos analizės metodus, nustatė, kad minėti virusai parazitavo žinduolių protėvius, gyvenusius prieš daugiau nei 100 mln. metų (Ma).

Iš pradžių mokslininkai ieškojo putojančių RV (FV) sekų visuose nuskaitytuose genomuose. Jas aptiko tik dvipirščio tinginio (Choloepus hoffmanni) DNR. Šis gyvūnas kartu su šarvuočiais ir skruzdėdomis priklauso šakninei žinduolių grupei - nepilnadančiams (Xenarthra). Pritaikius šiam būriui būdingus evoliucijos tempus nustatytas rastų sekų (SloEFV), amžius: ~39 Ma (paklaida 34-45 Ma ribose). Vėliau minėtos sekos tirtos artimai giminingose rūšyse. Jos rastos kituose tinginiuose, bet ne šarvuočiuose ir skruzdėdose. Tai reiškia, kad SloEFV integravosi į lytines ląsteles prieš išsiskiriant dvipirščiams ir tripirščiams tinginiams (21 Ma), bet jau atsiskyrus jiems nuo kitų Xenarthra (55 Ma). Šios datos svarbios žinduolių biogeografijai. Žinoma, kad nepilnadančiai nuo placentinių (3 pav pažymėta rožine spalva) atsiskyrė prieš 105 Ma. ir buvo izoliuoti pietų Amerikos žemyne (3 pav. A). Į kurį primatai ir graužikai pateko tik vėliau nei prieš 30 Ma. Tai atmeta galimybę, kad tinginiai SloEFV gavo iš pastarųjų. SloEFV filogenetinis medis (3 pav. B, dešiniau) palaiko šį teiginį. Įdomu tai, kad FV ir jų šeimininkų filogenezė visiškai sutampa. Panašu, kad evoliuciniai suvaržymai nelaido per daug pasikeisti FV, nors jiems kaip ir kitiems RNR virusams būdingas didelis mutacijų dažnis.   Tikimasi, kad panašūs endogeninių retrovirusų evoliucijos tyrimai suteiks žinių apie RV ir imuninės sistemos kovas geologiniais laiko masteliais ir įgimto imuniteto veikimo mechanizmus.

1. Lander ES, Linton LM, Birren B, et al. (February 2001). "Initial sequencing and analysis of the human genome". Nature 409 (6822): 860–921. doi:10.1038/35057062. PMID 11237011.

2. Macroevolution of Complex Retroviruses Aris Katzourakis, Robert J. Gifford, Michael Tristem, M. Thomas P. Gilbert, and Oliver G. Pybus Science 18 September 2009: 1512. 

--
Su pagarba
Darius Kazlauskas
http://groups.google.com/group/g-mokslai
+370 60191333