Elektronenmikroskopische Aufnahme von Hepatitis E. (CDC/Wikimedia Commons) Eine Analyse des genetischen Materials im Ozean hat Tausende bisher unbekannte RNA identifiziert Viren Einer neuen Studie zufolge verdoppelte sich die Zahl der Phyla bzw. biologischen Gruppen von Viren, von denen angenommen wird, dass sie existieren unser Team von Forscher hat in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaft .
RNA-Viren sind vor allem für die bekannt Krankheiten Sie verursachen bei Menschen eine Erkältung COVID 19 . Sie infizieren auch Pflanzen Und Tiere wichtig für die Menschen.
Diese Viren tragen ihre genetische Information in RNA und nicht in DNA. RNA-Viren entwickeln sich viel schneller als DNA-Viren. Während Wissenschaftler katalogisiert haben Hunderttausende DNA-Viren In ihren natürlichen Ökosystemen sind RNA-Viren bisher relativ wenig erforscht.
Im Gegensatz zu Menschen und anderen aus Zellen bestehenden Organismen fehlen Viren jedoch einzigartige kurze DNA-Abschnitte, die als das fungieren könnten, was Forscher als a bezeichnen genetischer Barcode . Ohne diesen Barcode wird versucht, verschiedene Arten zu unterscheiden Virus in freier Wildbahn kann eine Herausforderung sein.
Um diese Einschränkung zu umgehen, haben wir beschlossen, das Gen zu identifizieren, das für a kodiert bestimmtes Protein Dadurch kann ein Virus sein genetisches Material replizieren. Es ist das einzige Protein, das allen RNA-Viren gemeinsam ist, denn es spielt eine wesentliche Rolle bei der Art und Weise, wie sie sich vermehren. Allerdings weist jedes RNA-Virus kleine Unterschiede im Gen auf, das für das Protein kodiert, das dabei helfen kann, einen Virustyp von einem anderen zu unterscheiden.
Deshalb haben wir eine globale Datenbank mit RNA-Sequenzen aus Plankton durchsucht, die im Laufe der vier Jahre gesammelt wurden Tara Oceans-Expeditionen globales Forschungsprojekt. Plankton sind alle Wasserorganismen, die klein genug sind, um gegen die Strömung zu schwimmen. Sie sind ein wichtiger Bestandteil der Nahrungsnetze der Ozeane und häufige Wirte für RNA-Viren. Unser Screening identifizierte letztendlich über 44.000 Gene, die für das Virusprotein kodieren.
Unsere nächste Herausforderung bestand dann darin, die evolutionären Verbindungen zwischen diesen Genen zu bestimmen. Je ähnlicher zwei Gene waren, desto wahrscheinlicher war es, dass Viren mit diesen Genen eng verwandt waren. Weil sich diese Sequenzen vor so langer Zeit entwickelt hatten (möglicherweise). vor der ersten Zelle ) waren die genetischen Wegweiser, die darauf hinweisen, wo sich neue Viren möglicherweise von einem gemeinsamen Vorfahren abgespalten haben, mit der Zeit verloren gegangen.
Eine Form von künstliche Intelligenz angerufen maschinelles Lernen ermöglichte es uns jedoch, diese Abläufe systematisch zu organisieren und Unterschiede objektiver zu erkennen, als wenn die Aufgabe manuell erledigt würde.
Die fünf bestehenden Phyla von RNA-Viren werden nach der neuen Methode organisiert. (Zayed et al., Wissenschaft , 2022)
Wir haben insgesamt 5.504 neue marine RNA-Viren identifiziert und die Anzahl der bekannten RNA-Virus-Phyla von fünf auf zehn verdoppelt.
Die geografische Kartierung dieser neuen Sequenzen ergab, dass zwei der neuen Phyla in weiten Ozeanregionen besonders häufig vorkamen, mit regionalen Präferenzen entweder in gemäßigten oder tropischen Gewässern (die). Taravaricota , benannt nach den Tara-Ozean-Expeditionen) oder der Arktische Ozean (der Arctiviricota ).
wir glauben das Taravaricota könnte das fehlende Glied in der Evolution von RNA-Viren sein, nach dem Forscher lange gesucht haben und das zwei verschiedene bekannte Zweige von RNA-Viren verbindet, die sich in ihrer Replikation unterscheiden.
Karte, die die Verbreitung von RNA-Viren im Ozean zeigt. (Zayed et al., Wissenschaft , 2022)
Oben: Die Keilgröße ist proportional zur durchschnittlichen Häufigkeit der in diesem Bereich vorhandenen Viren, und die Keilfarbe zeigt die Virusstämme an.
Warum es wichtig ist
Diese neuen Sequenzen helfen Wissenschaftlern, nicht nur die Evolutionsgeschichte von RNA-Viren, sondern auch die Entwicklung des frühen Lebens auf der Erde besser zu verstehen.
Als das COVID-19 Pandemie hat gezeigt, dass RNA-Viren tödliche Krankheiten verursachen können. Aber auch RNA-Viren spielen eine Rolle wichtige Rolle in Ökosystemen weil sie eine Vielzahl von Organismen infizieren können, darunter Mikroben die Umwelt und Nahrungsnetze auf chemischer Ebene beeinflussen.
Wenn man herausfindet, wo auf der Welt diese RNA-Viren leben, kann man klären, wie sie sich auf die Organismen auswirken, die viele der ökologischen Prozesse auf unserem Planeten steuern. Unsere Studie bietet außerdem verbesserte Tools, die Forschern dabei helfen können, neue Viren zu katalogisieren, während genetische Datenbanken wachsen.
Was noch nicht bekannt ist
Obwohl so viele neue RNA-Viren identifiziert wurden, bleibt es schwierig, genau zu bestimmen, welche Organismen sie infizieren. Forscher sind derzeit auch dabei auf größtenteils Fragmente beschränkt unvollständiger RNA-Virusgenome, teilweise aufgrund ihrer genetischen Komplexität und technologischen Einschränkungen.
Unsere nächsten Schritte würden darin bestehen, herauszufinden, welche Arten von Genen möglicherweise fehlen und wie sie sich im Laufe der Zeit verändert haben. Die Entdeckung dieser Gene könnte Wissenschaftlern helfen, die Funktionsweise dieser Viren besser zu verstehen. 
Guillermo Dominguez Huerta , Wissenschaftlicher Berater für Mikrobiologie, Die Ohio State University ; Ahmed Zayed , Forschungswissenschaftler in Mikrobiologie, Die Ohio State University ; James Wainaina , Postdoktorand in Mikrobiologie, Die Ohio State University , Und Matthew Sullivan , Professor für Mikrobiologie, Die Ohio State University .
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