To temat, który świetnie działa na wyobraźnię, bo dotyka granicy między światem prostych organizmów a komórkami, z których zbudowane są rośliny, zwierzęta i my. I nagle okazuje się, że wirusy, zwykle spychane na rolę pasożytów na obrzeżach życia, mogą być podejrzanymi w sprawie narodzin tej złożoności.
Wirus, który robi z ameby balon i miesza w jądrze
Nowy wirus znaleziony w próbkach wody został opisany jako gigant nie dlatego, że jest większy od bakterii, tylko dlatego, że w świecie wirusów to kategoria wagowa ciężka: ma pokaźną cząstkę wirusową i duży genom. W eksperymentach infekował amebę Vermamoeba vermiformis i wywoływał bardzo widoczny efekt: komórki gospodarza puchły do około dwukrotności typowego rozmiaru, a ich namnażanie szybko hamowało. Co ciekawe, wiele zainfekowanych komórek utrzymywało się przez kilka dni w stanie zawieszenia, jakby wirusowi zależało na tym, by gospodarz nie rozpadł się zbyt szybko.
Najbardziej intrygujące jest jednak to, co dzieje się z jądrem komórkowym. W trakcie replikacji wirus zaburza błonę jądrową i prowadzi namnażanie w sposób, który przypomina pewien pomost między strategiami znanymi z innych gigantycznych wirusów: jedne replikują się w nienaruszonym jądrze, inne robią porządek siłowy i przebudowują wnętrze komórki pod własne potrzeby. Tu widać coś pośrodku i właśnie takie formy przejściowe są dla biologów najbardziej nośne ewolucyjnie.
Jak wygląda gigant i co ma w środku?
W mikroskopie elektronowym widać było kapsyd (białkową osłonę) o rozmiarze rzędu 250 nanometrów z wyraźnymi kolcami na powierzchni, część z nich ma zakończone końcówki, a część dodatkowe, cienkie włókna. Takie detale nie są kosmetyką: w świecie wirusów to często odpowiedniki haków, kluczy i rzepów, które decydują, do jakich komórek wirus w ogóle potrafi się przyczepić.
Jeszcze mocniej działa genom. Opis wskazuje na co najmniej 666 tysięcy liter DNA i setki przewidywanych genów. Najciekawsze jest to, że ponad połowa tych genów nie ma bliskich odpowiedników w bazach, czyli wirus przynosi ze sobą ogromną paczkę biologii, której funkcji jeszcze nie umiemy nazwać. Wśród rozpoznawalnych elementów są też histony, a więc białka kojarzone z pakowaniem DNA w chromosomach komórek. Wirus z histonami brzmi jak pomyłka w podręczniku, ale to akurat jeden z powodów, dla których gigantyczne wirusy od lat psują proste definicje.
Dlaczego to wraca do pytania o pochodzenie złożonego życia?
W tle tej historii stoi hipoteza, według której jądro komórkowe mogło wywodzić się z dawnego, dużego wirusa DNA, który zamiast zabić i wyjść, wszedł w tryb długotrwałego współistnienia wewnątrz komórki przodka eukariontów. W tym scenariuszu wirusowe mechanizmy kontroli, kopiowania materiału genetycznego i budowania wyspecjalizowanych struktur wewnątrz gospodarza miałyby z czasem przejść transformację w coś, co dziś nazywamy jądrem. To nie jest pogląd powszechnie przyjęty i od lat budzi spory, ale co jakiś czas dostaje amunicję w postaci kolejnych odkryć z rodziny gigantycznych wirusów.
Nowy przypadek jest interesujący dlatego, że pokazuje bardzo konkretną interakcję z jądrem gospodarza i potencjalne powiązania ewolucyjne między blisko spokrewnionymi wirusami, które różnią się właśnie strategią obchodzenia się z jądrem. Jeśli ktoś szuka brakujących stopni w drabinie od prostych infekcji do przejęcia przedziałów komórkowych, to takie formy są naturalnymi kandydatami do dalszych testów.
Kontekst praktyczny: ameby, które są czymś więcej niż szkolnym przykładem
Łatwo potraktować ameby jak laboratoryjną ciekawostkę, ale to realni gracze w mikroświecie wody i instalacji wodnych. Vermamoeba vermiformis jest szeroko rozpowszechniona w środowisku, potrafi gościć różne mikroorganizmy i bywa opisywana jako istotny element ekosystemów mikrobiologicznych, także tych bliskich człowiekowi.
Do tego dochodzi temat Acanthamoeba — innej wolno żyjącej ameby, która może powodować rzadkie, ale bardzo ciężkie zakażenia u ludzi, w tym zakażenia mózgu, które w praktyce niemal zawsze kończą się tragicznie. W badaniach podkreśla się, że opisywany wirus nie jest przedstawiany jako zagrożenie dla człowieka, ale sama wiedza o tym, jak gigantyczne wirusy potrafią rozbrajać ameby i wpływać na ich mikrobiologiczne pasażerstwo, może mieć w przyszłości znaczenie pośrednie, choćby w rozumieniu środowisk, w których patogeny lubią się ukrywać.
Kolejne odkrycie dokłada brakujące elementy do układanki, która wciąż ma mnóstwo pustych pól. I właśnie te puste pola są kluczowe, skoro ponad połowa genów w takim gigancie nie ma rozpoznanych odpowiedników, to być może patrzymy na olbrzymi rezerwuar biologicznych rozwiązań, które ewolucja testowała poza naszym radarem.
Druga rzecz: gigantyczne wirusy są jak przypomnienie, że granice kategorii w biologii bywają umowne. Wirus, który ma setki genów, organizuje w komórce coś na kształt fabryki produkcyjnej i miesza w strukturach kojarzonych z komórkami, zachowuje się mniej jak prosty pasożyt, a bardziej jak bezczelny inżynier. Nawet jeśli hipoteza o pochodzeniu jądra z wirusa ostatecznie przegra z innymi modelami, takie przypadki i tak uczą, jak plastyczne potrafią być relacje między organizmami i ich intruzami.
Największe rewolucje w opowieści o pochodzeniu życia mogą siedzieć nie w egzotycznych głębinach, tylko w zwykłej wodzie, którą każdy mija bez zastanowienia. Tyle że żeby je zobaczyć, trzeba najpierw uznać, że w mikroświecie wciąż jesteśmy turystami.