Ретровирусы широко распространены в природе и включают вирусы иммунодефицита человека (ВИЧ-1 и -2) и вирусы Т-клеточного лейкоза человека. Выводы ученых по конкретной группе этих вирусов, называемой ERV-Fc, которые будут опубликованы в журнале eLife, показывают, что они поражали широкий круг хозяев, включая такие разнообразные виды, как хищники, грызуны и приматы.Распределение ERV-Fc среди этих древних млекопитающих предполагает, что вирусы распространились на все континенты, кроме Антарктиды и Австралии, и что они переходили с одного вида на другой более 20 раз.
Исследование также относит происхождение ERV-Fc, по крайней мере, к началу эпохи олигоцена, периода драматических глобальных изменений, отмеченных частично похолоданием климата, которое привело к ледниковым периодам. Примерно в это же время возникли обширные просторы лугов, а также крупные млекопитающие, являвшиеся доминирующей фауной мира.«Вирусы существуют с нами миллиарды лет и существуют везде, где есть жизнь.
Поэтому они оказывают значительное влияние на экологию и эволюцию всех организмов, от бактерий до людей», — говорит соавтор Уэлкин Джонсон, профессор биологии. в Бостонском колледже, где его команда провела исследование.«К сожалению, вирусы не оставляют после себя окаменелостей, а это означает, что мы очень мало знаем о том, как они возникают и развиваются. Однако в течение миллионов лет вирусные генетические последовательности накапливаются в геномах ДНК живых организмов, включая человека, и могут служить как молекулярные «окаменелости» для изучения естественной истории вирусов и их хозяев ».Используя такие «ископаемые» остатки, команда стремилась раскрыть естественную историю ERV-Fc.
Им было особенно любопытно узнать, где и когда эти патогены были обнаружены в древнем мире, какие виды они заразили и как они адаптировались к своим млекопитающим-хозяевам.Для этого они сначала выполнили исчерпывающий поиск в базах данных геномных последовательностей млекопитающих для локусов ERV-Fc, а затем сравнили восстановленные последовательности.
Для каждого генома с достаточной последовательностью ERV-Fc они реконструировали последовательности белков, представляющих вирус, который колонизировал предков этого конкретного вида. Эти последовательности затем использовали для вывода о естественной истории и эволюционных взаимоотношениях вирусов, связанных с ERV-Fc.
Исследования также позволили команде определить закономерности эволюционных изменений генов этих вирусов, отражающие их адаптацию к разным типам млекопитающих-хозяев.Возможно, наиболее интересно то, что исследователи обнаружили, что эти вирусы часто обменивались генами друг с другом и с другими вирусами, предполагая, что генетическая рекомбинация сыграла значительную роль в их эволюционном успехе.«Геномы млекопитающих содержат сотни тысяч древних вирусных окаменелостей, похожих на ERV-Fc», — говорит ведущий автор исследования Уильям Э. Дил из Массачусетского университета, который проводил исследование, будучи исследователем после получения докторской степени в Бостонском колледже.«Теперь задача будет заключаться в использовании древних вирусных последовательностей для анализа прошлого, что может оказаться полезным для прогнозирования долгосрочных последствий вновь возникающих вирусных инфекций.
Например, мы могли бы потенциально оценить влияние ВИЧ на здоровье человека 30 миллионов человек. лет спустя. Этот метод позволит нам лучше понять, когда и почему появляются новые вирусы и как длительный контакт с ними влияет на эволюцию организмов-хозяев ».