古代の巨大ウイルスの残骸の発見は、複雑な生命の起源についての新たな手がかりを提供する

微生物は、単細胞だった私たちの祖先がどのようにしてウイルス DNA を自らのゲノムに組み込んだのかを明らかにします。

研究者らは、単細胞生物であるアミピジウムのゲノム中に古代の巨大ウイルスの残骸を発見し、そのようなウイルス配列が複雑な生命体の進化に役割を果たした可能性があることを示唆している。 この研究は、ウイルスとその宿主の間の動的な関係に焦点を当てており、人間の遺伝学も反映しています。

複雑な生命の進化の歴史における驚くべき変化が、2016年に発表された新しい研究で明らかになった。 科学の進歩ロンドンのクイーン・メアリー大学の研究者らは、動物に近縁な単細胞生物の遺伝コード内に古代の巨大ウイルスの残骸が含まれていることを発見した。 この発見は、複雑な生物がその遺伝子の一部をどのように獲得するかについての洞察を提供し、ウイルスとその宿主の間の動的な相互作用を強調します。

この研究は、淡水環境で見られる単細胞の寄生虫であるアメービジウムと呼ばれる微生物に焦点を当てました。 クイーン・メアリーズ・スクール・オブ・バイオロジカル・アンド・行動科学の上級講師であるアレックス・デ・メンドーサ・ソレール博士率いる研究者らは、アモエビジウムのゲノムを分析することで、科学で知られている最大のウイルスの一部である巨大ウイルスに由来する遺伝物質が驚くほど豊富に存在することを発見した。 これらのウイルス配列は、遺伝子を沈黙させることが多い化学マーカーである高密度にメチル化されていました。

「アンビディウムの中に隠れているトロイの木馬を見つけるようなものです。」 DNA「これらのウイルスの添加は潜在的に有害ですが、アミビジウムはそれらを化学的に沈黙させることによってウイルスを抑制しているようです」とデ・メンドーサ・ソレール博士は言う。

微生物アモエビジウム アパラケンスは、実験室でその発生ライフサイクルを経ます。 核は成熟するまで細胞内で分裂します（ビデオでは約 40 時間）。成熟すると各核が単一細胞になり、コロニーが壊れて子孫が生まれます。 写真提供: アレックス・デ・メンドーサ

現在進行中の研究とその影響

次に、研究者らはこの現象の蔓延を調査した。 彼らは、いくつかのアミビジウム分離株のゲノムを比較し、ウイルス含有量に大きなばらつきがあることを発見しました。 これは、ウイルスの統合と抑制のプロセスが継続的かつ動的であることを示唆しています。

「これらの発見は、ウイルスとその宿主の関係についての私たちの理解に疑問を投げかけています」とデ・メンドーサ・ソレル博士は言う。新しい遺伝子を提供することによる複雑な生物の進化。」 「これは、これらの侵入者の DNA を化学的に飼いならすことによって可能になります。」

アミビジウム・アパラチアン細胞は、DNA (核を示す青) とアクチン (緑) について染色され、コロニー内の細胞形成段階の細胞膜を強調表示します。 著作権: Alex de Mendoza

さらに、アメービジウム研究者の発見は、私たちのゲノムがウイルスとどのように相互作用するかについて興味深い類似点を示しています。 アメービジウムと同様に、人間や他の哺乳類は、内因性レトロウイルスと呼ばれる古代ウイルスの残骸を DNA に埋め込んでいます。 これらの残基は以前は「不活性 DNA」であると考えられていましたが、現在ではその一部が有用である可能性があります。 しかし、アモエビジウムで見つかった巨大ウイルスとは異なり、内因性レトロウイルスははるかに小さく、ヒトゲノムははるかに大きいです。 今後の研究では、ウイルスと複雑な生命体との間の複雑な相互作用を理解するために、これらの類似点と相違点を調査できる可能性があります。

参考文献：「DNA メチル化により、動物の親戚における巨大ウイルスの反復近親交配が可能になる」Luke A. サリとアイアナ F. キム、ウラジミール・オフチニコフ、マリン・オリベータ、スガ・ヒロシ、オマヤ・ドディン、アルナウ・セペ・ペドロス、アレックス・デ・メンドーサ、2024年7月12日、 科学の進歩。
DOI: 10.1126/sciadv.ado6406