Затерянный мир вирусов: что на самом деле нашли ученые в Байкале

В научных и новостных лентах появилась новость, которая быстро вышла за пределы узкого профессионального круга: в планктоне озера Байкал обнаружены десятки ранее неизвестных ДНК-вирусов. Секвенирование показало, что речь идет о 47 геномах, не имеющих полных аналогов в международных базах данных. Все они относятся к так называемым CRESS-вирусам — особой и до сих пор слабо изученной группе микроорганизмов.

Исследование опубликовано в научном журнале Journal of Great Lakes Research и подготовлено группой ученых из Лимнологический институт СО РАН и НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера. Работа стала первой детальной попыткой разобраться, какие именно CRESS-вирусы обитают в водах Байкала и какую роль они играют в его экосистеме.

CRESS-вирусы получили свое название от английского Circular Rep-encoding single-stranded DNA viruses. Их отличительная черта — маленький кольцевой геном, состоящий из одноцепочечной ДНК. Несмотря на простоту строения, это одна из самых разнообразных групп вирусов. На сегодняшний день ученые выделяют 24 семейства CRESS-вирусов, а круг их возможных хозяев простирается от одноклеточных организмов до животных и растений.

Ключевым элементом таких вирусов является белок Rep, необходимый для репликации генома. Именно по нему исследователи определяют родство между вирусами и оценивают их эволюционное разнообразие. В случае с Байкалом анализ Rep-белков показал: обнаруженные вирусы не укладываются в уже известные рамки и формируют отдельные, условно «байкальские» кластеры.

Как их нашли? По данным научной статьи, образцы воды отбирались в разных частях Байкала и в разные сезоны. Воду фильтровали через мембраны с диаметром пор 200 нанометров, чтобы отделить вирусную фракцию, затем выделяли ДНК и проводили высокопроизводительное секвенирование. После этого начиналась самая трудоемкая часть — биоинформатический анализ.

Филогенетические, структурные и сравнительные методы показали, что все 47 выявленных геномов являются новыми. Максимальное сходство с известными вирусами в международной базе RefSeq составило 77,2 процента — этого недостаточно, чтобы говорить о принадлежности к уже описанным видам. При этом ученые отмечают высокую скорость мутаций у CRESS-вирусов и активный обмен фрагментами генов внутри этой группы.

Отдельно подчеркивается, что часть обнаруженных вирусов встречалась в образцах, собранных в разные годы, на разных глубинах и в разные сезоны. Это говорит о том, что они не случайны, а постоянно присутствуют в экосистеме озера.

В работе отмечается и еще один любопытный момент. Некоторые байкальские вирусы имеют отдаленное сходство с CRESS-вирусами, ранее найденными в США, Швеции и Новой Зеландии. Самый близкий «родственник» был обнаружен у вируса, ассоциированного с пресноводной мидией из небольшого высокогорного озера в Новой Зеландии.

Ученые подчеркивают: говорить о причинах такого сходства пока рано. Группа CRESS-вирусов изучена крайне слабо, а данных из природных водоемов по всему миру все еще недостаточно. Вероятно, по мере накопления информации станет понятнее, какие эволюционные связи стоят за такими совпадениями.

Опасны ли эти вирусы? Один из главных вопросов, который неизбежно возникает после подобных новостей, — представляют ли найденные вирусы угрозу для человека. Авторы исследования дают на него однозначный ответ: признаков такой опасности не выявлено.

Пока неизвестно, какие именно организмы служат хозяевами байкальских CRESS-вирусов. По косвенным данным, это могут быть членистоногие, моллюски или рыбы. При этом сравнительный анализ аминокислотных последовательностей не показал сходства с вирусами, способными поражать человека.

Важно и другое. Наличие вирусов в воде — это не признак «заражения» и не что-то экстраординарное. Вирусы являются естественной частью любой экосистемы, а сложное вирусное разнообразие характерно для природных водоемов, особенно таких древних и изолированных, как Байкал.