300 миллионов лет эволюции вирусов оказались скрыты в ДНК растений
Международная группа ученых из Национального института сельскохозяйственных исследований Франции (INRAE) изучила историю вирусов, появившихся сотни миллионов лет назад. Это удалось сделать, благодаря исследованию геномов современных растений, в которых остались следы ископаемых патогенов. Данные могут оказаться полезными для сельского хозяйства: зная, какие вирусы поражали растения в прошлом и как они переживали климатические катаклизмы, специалисты смогут разработать более устойчивые сорта культур и эффективнее прогнозировать вспышки инфекций. Работа опубликована в журнале PLOS Pathogens.
Новая история колимовирусов
Фрагменты геномов некоторых вирусов могут встраиваться в хромосомы своих хозяев. Такие эндогенные вирусные элементы способны передаваться из поколения в поколение на протяжении миллионов лет. Они служат ценным источником информации об эволюции вирусных инфекций у растений.
Ученые сосредоточилась на изучении колимовирусов (Caulimoviridae) — семействе растительных вирусов, известных своей способностью оставлять устойчивые эндогенные следы в геномах носителей. Исследователи проанализировали геномы 93 видов, представляющих все основные линии наземных растений, включая мхи, плауны, папоротники, хвойные и цветковые растения, и выявили более 47 000 эндогенных элементов, оставленных колимовирусами.
Результаты показали, что вирусы этого семейства заражали чрезвычайно широкий круг сосудистых растений — от плаунов до цветковых. Кроме того, ученые обнаружили, что разнообразие вирусов внутри этого семейства было сильно недооценено. Их работа выявила 35 ранее не описанных таксономических кластеров колимовирусов, включая новую кладу, обнаруженную только у некоторых хвойных.
Миллионы лет совместной эволюции
Сравнив эволюционное развитие колимовирусов с историей их растительных хозяев, исследователи пришли к выводу, что несколько кластеров вирусов, по-видимому, эволюционировали вместе с сосудистыми растениями на протяжении нескольких сотен миллионов лет. Однако их взаимодействие не была линейным: иногда вирусы меняли хозяев, а иногда вымирали.
Некоторые из исчезнувших вирусов могли погибнуть в периоды массовых вымираний, которые изменили облик Земли, — в частности, в конце пермского периода (252 миллиона лет назад) и в конце мелового периода (66 миллионов лет назад). Эти события привели к исчезновению огромного числа видов и освобождению экологических ниш, которые могли быть заняты новыми вирусами.
Исследование подчеркивает большое значение растительных геномов для изучения эволюции вирусов. Следы древних инфекций могут пролить свет на взаимодействие растений и их вирусов на протяжении миллионов лет, а выявить механизмы адаптации вирусов к экологическим сдвигам.
