- 바이러스는 세포가 핵에 DNA를 저장하는 유기체인 진핵생물로부터 유전자를 획득하고 이를 자신의 기능에 사용합니다.
- 반대로, 진핵생물은 바이러스로부터 유전자를 획득하여 세포에 새로운 기능, 심지어 포유동물의 항바이러스 방어 기능을 제공합니다.
- 바이러스와 진핵생물 사이의 유전자 교환은 세포 혁신과 유기체의 장기적인 변화를 일으키는 핵심 진화 동인입니다.
모든 살아있는 유기체를 분류할 때 과학자들은 분류법(이름 지정 시스템)을 사용하여 유사한 유기체를 그룹화합니다. 가장 큰 그룹을 왕국이라고 합니다. 예를 들어, 인간, 모든 동물, 식물, 균류 및 다세포 유기체는 진핵 생물이라는 왕국의 구성원입니다.
진핵 세포는 모두 한 가지 중요한 공통점을 가지고 있습니다. 즉, 핵에 DNA가 들어 있다는 것입니다. 세포의 핵은 중앙에 위치하고 막으로 둘러싸여 있습니다.
원핵생물에는 박테리아와 고세균, DNA가 느슨하게 포장되어 있고 세포막으로 둘러싸여 있는 단세포 유기체가 포함됩니다.
바이러스는 훨씬 더 간단합니다. 그들은 DNA 또는 RNA로만 구성되며 캡시드라고 하는 하나의 보호 단백질 외피가 이들을 둘러싸고 있습니다.
이 별개의 유기체는 서로 및 진화와 어떤 관련이 있습니까? 옥스포드 대학의 진화 생물학자와 이번 연구의 첫 번째 저자인 Dr. Nicholas AT Irwin에 따르면 꽤 많은 양입니다.
상호 의존
바이러스와 진핵생물은 서로 의존합니다. 전자는 복제 및 세포 제어를 위해 숙주 유래 유전자를 사용하며, 종종 세포 유래 정보 및 작동 유전자를 인코딩하여 바이러스가 적응하고 생존할 수 있도록 합니다.
진핵생물은 바이러스 DNA를 게놈에 통합할 수 있습니다. 이전에는 비활성화된 것으로 생각되었던 이 새로운 DNA는 이제 진핵생물 숙주에 새로운 기능을 제공하는 것으로 밝혀졌습니다.
캐나다 밴쿠버에 있는 브리티시컬럼비아 대학교 식물학과와 영국 옥스포드 대학교 동물학과의 동료들이 어윈 박사와 협력하여 수평 유전자라고 불리는 바이러스와 진핵생물 사이의 유전자 이동에 대한 획기적인 발견을 발표했습니다. 옮기다.
저널에서
계통발생학(phylogenetics)이라고 하는 종의 진화 및 다양화에 대한 잘 확립된 컴퓨터 분석을 사용하여 연구자들은 바이러스와 진핵생물의 양방향 유전자 전달이 어떻게 종의 다양화를 주도했는지 설명할 수 있습니다.
40년의 DNA 시퀀싱을 기반으로 구축
Irwin 박사는 다음과 같이 설명했습니다. 오늘의 의료 뉴스 연구진은 “전산 분석을 사용하여 게놈이 샘플링된 진핵 및 바이러스 종의 다양성을 포함하는 약 200개의 진핵 생물과 수천 개의 바이러스 게놈에서 유전자가 전달되었다는 증거를 검색했습니다.”
“우리는 진핵생물 게놈 내에서 바이러스 유전자를 식별하는 것뿐만 아니라 바이러스 게놈에서 진핵생물 유전자의 존재를 검출하는 데에도 관심이 있었습니다.”
오늘의 의료 뉴스 Irwin 박사는 진핵생물과 바이러스 사이의 유전적 관련성에 대해 어떻게 그렇게 포괄적인 결론에 도달할 수 있었는지 물었습니다. 어윈 박사는 다음과 같이 말했습니다.
“이 분석을 수행할 수 있었던 중요한 요소 중 하나는 현재 진핵생물, 바이러스 및 원핵생물(박테리아 및 고세균 포함)에서 사용할 수 있는 엄청난 양의 게놈 데이터였습니다. 이러한 새로운 자원은 생명 나무에 걸친 게놈의 다양성을 이해하려는 주요 DNA 시퀀싱 노력의 결과입니다.”
“이 외에도 해수 샘플과 같은 유기체의 혼합 커뮤니티에서 게놈의 시퀀싱 및 조립인 고처리량 DNA 시퀀싱 및 메타게노믹스의 최근 기술 발전으로 이러한 데이터를 사용할 수 있는 속도가 빨라졌습니다.”
Irwin 박사는 “고품질 게놈 데이터 세트의 다양성이 매우 중요했습니다. 어떤 종이 이러한 유전자 전달에 참여했는지 추론할 수 있었기 때문입니다.”라고 덧붙였습니다.
바이러스성 다윈주의?
과학자들은 바이러스와 진핵생물이 서로의 DNA를 “강탈”한다는 것을 발견했습니다.
그러나 그들은 진핵생물 유전자가 바이러스로 전이되는 빈도가 바이러스 유전자가 진핵생물로 전이되는 빈도의 약 2배임을 발견했습니다.
Irwin 박사는 바이러스가 유전자 경쟁에서 큰 승자가 된 데는 몇 가지 이유가 있을 수 있다고 설명했습니다. 그는 유전자가 바이러스에서 진핵생물로 자주 옮겨갈 수 있지만 자연선택으로 인해 남아있지 않을 수도 있다고 지적했다.
그러나 바이러스는 바이러스에 유익하기 때문에 숙주로부터 얻은 유전자를 유지할 수 있습니다. 그리고 유전자가 존속하기 위해서는 유기체가 생존하고 증식해야 하며, 이는 바이러스가 매우 숙련된 특성입니다.
그런 다음 연구원들은 이러한 많은 진핵생물과 바이러스의 유전학에 대한 모든 지식을 적용하고 잘 확립된 진화 나무와 비교했습니다. 이러한 방식으로, 그들은 종의 분기 또는 분화(새로운 유형의 종이 되는 것을 의미함)와 관련된 유전자 전달 사건의 시기를 근사화할 수 있었습니다. 을위한 메디컬 뉴스 투데이, Irwin 박사는 다음과 같이 설명했습니다.
“인간 게놈에서 바이러스 유전자를 관찰한다면 인간이 다른 영장류로부터 분화된 후에 그 유전자를 획득했다고 예측할 수 있을 것입니다. 대조적으로, 바이러스 유전자가 해면에서 침팬지에 이르기까지 모든 동물에 존재한다면 우리는 그 유전자가 동물의 마지막 공통 조상에서 유래했다고 추론할 것입니다.”
“물론 이러한 패턴을 해석하는 방법은 다양하지만 유전자 전달을 통해 유전자를 얻는 것이 전달된 유전자를 잃는 것보다 더 어렵고 가능성이 낮다는 가정에 따라 해석합니다.”
[D]아르 자형. Irwin은 바이러스 유전자가 존재하고 바이러스의 영향을 받는 진화를 예시하는 진화의 세 가지 개별 사건을 설명했습니다.
- 동물 유전자는 동물 조직의 중요한 구성 요소인 히알루론산의 생산에 관여합니다.
- 수면병과 샤가스병의 원인 물질인 트리파노솜 기생충은 미토콘드리아에 여러 바이러스 유전자를 가지고 있습니다.
- 바이러스 유전자가 존재하고 태반 발달에서 기능하는 것으로 보이며, 이는 이 유전자가 태반 포유류의 진화에 기여했을 수 있음을 나타냅니다.
생명의 나무
오늘의 의료 뉴스 어윈 박사는 그의 결과에 대해 가장 흥미를 느낀 것이 무엇인지 물었다. 그는 생각했다,
“이 연구의 가장 흥미로운 결과는 진핵생물의 생명나무를 가로지르는 유전자 전달 패턴을 식별하고 시각화할 수 있었다는 것입니다.”
“내 주요 관심사 중 하나는 세포의 다양성과 복잡성이 어떻게 진화했는지 이해하는 것입니다. 저는 이 연구가 숙주-바이러스 상호작용이 오늘날 우리가 보고 있는 생명체의 다양성을 생성하는 데 중요한 역할을 했다는 강력한 증거를 제공했다고 믿습니다.”
“이 연구는 우리가 바이러스를 보는 방식에 대해서도 흥미로운 의미가 있다고 생각합니다. 미생물군집의 발견과 특성화가 박테리아에 대한 우리의 견해를 어떻게 바꾸었는지와 유사하게, 나는 바이러스가 생명체의 진화에 미친 영향을 밝히는 것이 자연에서 바이러스의 중요성에 대한 보다 미묘한 생각을 고무시킬 수 있다고 생각합니다.”
– 어윈 박사
이 연구가 미래의 과학적 노력을 이끌 수 있는 분야에 대해 수석 저자인 Patrick Keeling 교수는 다음과 같이 덧붙였습니다. [h]진핵생물의 HGT(orzontal gene transfer)는 진핵생물의 나무에서 유전자 전달 패턴에 초점을 맞췄습니다. 이제 우리는 그러한 패턴으로 이어진 과정과 바이러스가 전달의 주요 경로일 가능성에 대한 통찰력도 얻었습니다.”
“우리가 많은 바이러스성 HGT를 볼 수 있는 몇 가지 계통을 선택하고 더 깊이 파고들어 더 밀접하게 관련된 숙주와 바이러스를 살펴보고 다른 시간 규모에서 진행되는 과정을 보는 것이 유용할 것입니다.”
마지막으로 Keeling 박사는 “바이러스에서 어떤 유전자가 선택되었는지 확인하면 어떤 과정이 바이러스를 더 성공적으로 만드는지, 나아가 숙주 세포를 어떻게 사용하는지에 대해 많은 것을 알 수 있습니다.”라고 말했습니다.
진핵생물과 바이러스 사이의 HGT를 설명하는 이 연구는 바이러스가 어떻게 여러 진핵생물 종이 갈라지고 진화할 수 있었는지 밝혀낸 최초의 연구입니다.
