В этой статье обсуждается связь между осами и вирусами, которые они переносят, которые, как полагают, превратились в «одомашненные» вирусы, которые помогают осам в их паразитическом образе жизни. Эти вирусы вводятся гусеницам или другим хозяевам, где они манипулируют клетками хозяина, создавая среду, благоприятную для яиц осы. Осы контролируют эти вирусы, не позволяя им причинить вред самой осе.
Если проткнуть яичник вида ос Microplitis Demolitor, высвободится большое количество мерцающих, переливающихся синих вирионов. Гаэлен Берк, энтомолог из Университета Джорджии, восхищается этим зрелищем, говоря: «Действительно увлекательно наблюдать такое огромное производство вирусов там».
Паразитический вид ос M. Demolitor использует одомашненные вирусы в своих яичниках, чтобы управлять ростом гусениц. Эти вирусы сами по себе не опасны, но адаптированы к тому, чтобы жить внутри ос и выполнять определенные функции. При попадании вирусов вместе с яйцами осы в гусеницу через жало вирусные частицы выделяют свое содержимое в клетки хозяина. Гены, переносимые этими вирусами, подавляют иммунный ответ гусеницы и направляют ее развитие, превращая ее в безопасное убежище для потомства осы.
Как любопытный геймер, исследующий тонкости мира насекомых, я столкнулся с некоторыми интересными видами ос-паразитов. На ранних стадиях жизни они демонстрируют необычное поведение — поедают других насекомых живьём. Это не типичный игровой процесс, но это часть природы, одновременно чудесная и тревожная.
Изучая вирусы на различных уровнях приручения природой, современные исследователи успешно распутывают хитросплетения этого эволюционного процесса.
Партнеры по диверсификации
Как геймер, я бы описал это так: около 100 миллионов лет назад хитрому вирусу удалось проникнуть в геном осы или ее хозяина-гусеницы. Вместо того, чтобы уничтожить своего хозяина, он выбрал другой путь. Он объединил свой генетический код с генетическим кодом осы, став неотъемлемой частью биологии насекомого. С тех пор каждое новое поколение ос несло в себе этот вирус, превращая его в одомашненный вирус осы.
В ходе эволюции осы породили множество новых видов, каждый из которых нес свою уникальную коллекцию вирусов. Браковирусы в настоящее время присутствуют примерно у 50 000 различных видов ос, включая *M. разрушитель*. Одомашненные вирусы внутри ос ведут свое происхождение от отдельных диких вирусных штаммов, которые проникли в геномы ос на различных этапах их эволюционной истории.
«Некоторые люди говорят, что это определенно все еще вирус; другие говорят, что оно интегрировано и поэтому является частью осы».
Среди исследователей продолжаются дискуссии о том, следует ли классифицировать одомашненные вирусы как вирусы или как-то еще. Как объяснил Марсель Дике, эколог из Вагенингенского университета в Нидерландах, в обзоре 2020 года, опубликованном в Annual Review of Entomology, некоторые учёные утверждают, что эти вирусы остаются вирусами, поскольку продолжают размножаться и вызывать заболевания у людей. их хозяева. Другие, однако, полагают, что одомашненные вирусы интегрировались в своих хозяев, став, таким образом, их частью.
В постоянно развивающемся танце между осами и их вирусами вирусный геном фрагментируется в ДНК осы. Некоторые гены исчезают, но важнейший набор остается — те, которые жизненно важны для производства исходных заразных частиц вируса. «Фрагменты теперь разбросаны по генетической карте осы», — объяснял я. «Тем не менее, они продолжают общаться и сотрудничать, производя необходимые компоненты, которые в конечном итоге собираются в вирусные частицы». Майкл Стрэнд, энтомолог из Университета Джорджии, лаконично формулирует это: «Эти вирусные фрагменты служат не независимыми объектами, а, скорее, конвейерами для арсенала осы».
Разнообразие этого оружия значительно. Некоторые принимают форму белков, а другие представляют собой сегменты ДНК, кодирующие гены. Многие из них имеют мало общего с оружием, найденным у ос или вирусов, что делает их происхождение неясным. Более того, они претерпевают частые модификации, поскольку участвуют в постоянных эволюционных битвах с защитой гусениц и других хозяев.
В ряде случаев конкретные роли и функции генов и белков ос в организме их хозяев остаются неизвестными, и не было окончательно доказано, что они служат оружием. Однако исследователям удалось разгадать некоторые тонкости, касающиеся этих генетических элементов.
Как заядлый геймер, исследующий тонкости биологической войны в мире природы, я бы описал это так: я, как M. Demolitor, использует искусно созданные браковирусы, чтобы проникнуть в защитную систему гусениц моли. Эти вирусы несут жизненно важный ген glc1.8. При успешной доставке этот ген запускает выработку липкого барьера в виде слизи из целевых иммунных клеток. Эта слизь действует как эффективный щит, гарантируя, что мои яйца не будут потревожены или задушены. Кроме того, я запрограммировал другие гены в этих браковирусах, чтобы они вызывали самоубийство в инфицированных иммунных клетках и не позволяли гусеницам укреплять свою защиту от паразитов путем производства избыточного количества меланиновых оболочек.
Осы сохраняют контроль
Укрощение вирусов сопряжено со значительными рисками. Их дикие аналоги в дикой природе могут быть смертельными, захватывая контроль над клетками для производства вирусных компонентов и в конечном итоге взрываясь, распространяя свой материал. Некоторые даже вызывают разжижение внутренностей насекомых. Примечательно, что в домашних условиях специализированные клетки яичников ос также могут разрываться, высвобождая вирусные частицы.
По словам Келси Коффман, энтомолога из Университета Теннесси, оса должна найти способ предотвратить причинение вирусом вреда и уничтожить саму осу.
Как зачарованный наблюдатель за миром природы, я бы описал это так: осы развили необычайную способность контролировать свои вирусы. По сути, они сделали эти вирусы бессильными, сохранив необходимые гены для репликации в их собственном геноме. Следовательно, вирусные частицы больше не могут размножаться самостоятельно.
Как поклонник интригующих биологических явлений, я бы сказал это так: осы обладают необычайной способностью регулировать производство частиц Браковируса. Они производят эти вирусные частицы в определенном отделе своей репродуктивной системы и только в течение ограниченного периода времени. Такое умелое управление, вероятно, сводит к минимуму вероятность того, что вирус поведет себя непредсказуемо или негативно повлияет на ос.
У некоторых одомашненных вирусов полностью уничтожены важные гены, необходимые для репликации их ДНК. Эта делеция очевидна и у недавно прирученных вирусов, что подразумевает ее значение как решающего начального этапа.
Действительно, гены в вирусных популяциях, которые не приносят пользы осам, со временем постепенно приобретут мутации. В браковирусах, существующих уже долгое время, эти неиспользуемые гены стали практически неузнаваемыми из-за обширных мутаций. Однако в вирусах, одомашненных совсем недавно, остатки таких генов все еще можно идентифицировать.
Обнаружено «недостающее звено»
Проще говоря, животные, включая человека, обычно несут в своих геномах мертвые вирусы. Вирусы часто интегрируются в ДНК животных. Примечательно, что только паразитические осы сохраняют функциональные наборы вирусных генов, которые совместно производят вирусные частицы.
Как любопытный геймер, исследующий тонкости биологических взаимоотношений, я заинтригован тем, как начинают формироваться некоторые связи. Чтобы пролить свет на эту тайну, исследователи сосредоточились на скромной оранжевой осе по имени Diachasmimorpha longicaudata. Это крошечное существо, возможно, стоит на пороге замечательного открытия – потенциального одомашнивания поксвируса.
Подобно другим видам ос, которые приручают вирусы, вид ос D. longicaudata внедряет вирусные частицы в своего хозяина, которым является личинка плодовой мухи. По мнению исследователей Коффмана, Берка и Тейлора Харрелла, отсутствие поксвируса значительно снижает выживаемость большинства личинок ос. Однако, в отличие от полностью контролируемых вирусов, поксвирус также самостоятельно размножается внутри клеток личинки, генерируя новые вирусные частицы. Оса получает преимущества от поксвируса, но не имеет над ним полного господства.
По мнению Коффмана, слабый контроль мог быть результатом особого типа вируса, с которым первоначально столкнулись осы. Примечательно, что большинство одомашненных вирусов происходят от нудивирусов — категории вирусов, которые легко интегрируются в ДНК осы более эффективно, чем поксвирусы.
Сотрудничество осы и поксвируса, возможно, все еще находится в зачаточном состоянии. Это партнерство, которое, по-видимому, существует только у одного конкретного вида ос, еще полностью не обнаружено даже экспертами. Примечательно, что он отсутствует у близкородственного вида ос, который в лабораторных условиях изначально был принят за первый.
Несмотря на ограниченность определенных тканей в D. longicaudata и способны размножаться только во время развития яиц, эти вирусы могут указывать на то, что у этого вида развились некоторые механизмы устойчивости. Более того, похоже, что передача вирусов все больше зависит от ос, поскольку попытки заразить мух другими способами, согласно наблюдениям Коффмана, оказались безуспешными.
Интрига вокруг поксвирусной системы, как заявил Коффман, проистекает из ограниченного понимания, которое мы имеем относительно начала приручения вируса. К сожалению, мы не можем вернуться в прошлое и стать свидетелями начала. Однако, имея в своем распоряжении эту новую систему, мы обладаем ценным наблюдением того, что можно было бы считать промежуточным шагом – взглядом в прошлое, которое еще предстоит полностью изучить.
Причина, по которой одомашнивание вируса сохраняется у паразитических ос, остается загадкой, но ученые полагают, что это может быть связано с их уникальным образом жизни. В суровых внутренних условиях тел своих хозяев, где выживание является постоянной борьбой, вирусы, похоже, предлагают этим осам ценные решения. По сути, для ос вирусы служат полезными пакетами, содержащими необходимые инструменты, помогающие им справиться с трудным существованием внутри своих паразитических хозяев.
Результаты исследования 2023 года подтверждают это предположение, которое было основано на анализе геномов более чем 120 различных видов ос, муравьев и пчел. Исследователи искали в этих геномах признаки вирусов, которые обычно одомашниваются. Они идентифицировали потенциальные одомашненные вирусы, обнаружив гены вируса, которые поддерживались в функциональном состоянии на протяжении всей эволюции. Такое сохранение вряд ли произойдет, если гены не будут полезны осам с точки зрения их выживания или размножения.
Неудивительно, что непаразитические насекомые проявляли минимальные признаки переноса этих одомашненных вирусов. Аналогичным образом, паразиты, живущие на внешних поверхностях хозяев, продемонстрировали аналогичную тенденцию, поскольку их местоположение защищало их от иммунной системы хозяина. Напротив, эндопаразитоиды, или паразиты, живущие внутри других насекомых, часто обнаруживали присутствие этих одомашненных вирусов.
По словам Жюльена Варальди, биолога-эволюциониста из Университета Клода Бернара в Лионе 1 во Франции и соавтора исследования, существует значительная связь между вирусами и эндопаразитоидами. Это открытие означает, что вирусы вносят существенный вклад в развитие этого специфического образа жизни.
Как зачарованный наблюдатель за миром природы, я не могу не быть заинтригован огромным количеством возможностей, которые открываются при рассмотрении взаимодействия между осами и вирусами. Учитывая, что существуют сотни тысяч видов ос и бесчисленное количество штаммов вирусов, возможности сотрудничества этих организаций кажутся безграничными. По словам Стрэнда, этот разнообразный ландшафт представляет собой «эволюционную песочницу, полную потенциала».
Следующая статья была ранее опубликована в журнале Knowable Magazine, примечательной журналистской инициативе Annual Reviews. Рассмотрите возможность подписки на их рассылку.
Смотрите также
- Домоседы выбирают эти дешевые вещи, которые делают ваш дом намного лучше
- 55 странных и дешевых вещей, о которых вы не знали, которые сделают ваш дом намного лучше
- Климатологи утверждают, что пришло время планировать худшее потепление
- Может ли стресс действительно вызвать седину?
- Почему мы не можем отказаться от диетической колы? Напиток взламывает наш мозг разными способами
- Каково на самом деле «пророчество» DUNE: PROPHECY?
- Звезда «Охотников за привидениями» Дэн Экройд рассказывает, почему оригинал может никогда не вернуться; Но говорит: «Я всегда доступен»
- Николас Холт ответил на слухи о браке после того, как назвал партнершу Брайану Холли своей «женой»; Вот что он сказал
- «ДЮНА: ПРОРОЧЕСТВО» Смерти: кто умирает в серии «ДЮНА»?
- Когда Тейлор Лотнер пролил свет на свои трудные отношения с Робертом Паттинсоном во время съемок сериала «Сумерки»
2024-05-19 17:12