Khám phá về virus học có thể thay đổi sinh học

2024 Tác giả: Seth Attwood | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-16 16:20

Vi rút là những “sinh vật cực kỳ mạnh mẽ” nhỏ bé nhưng nếu không có chúng thì chúng ta sẽ không thể sống sót. Ảnh hưởng của chúng đối với hành tinh của chúng ta là không thể phủ nhận. Có thể dễ dàng tìm thấy chúng, các nhà khoa học tiếp tục xác định các loại virus chưa từng được biết đến trước đây. Nhưng chúng ta biết bao nhiêu về chúng? Làm thế nào để chúng tôi biết cái nào cần điều tra trước?

Siêu vi khuẩn SARS-CoV-2 chỉ là một trong vài triệu vi rút sống trên hành tinh của chúng ta. Các nhà khoa học đang nhanh chóng xác định nhiều loại mới.

Maya Breitbart đã tìm kiếm các loại virus mới ở các gò mối châu Phi, hải cẩu Nam Cực và Biển Đỏ. Nhưng hóa ra, để thực sự tìm thấy bất cứ thứ gì, cô ấy chỉ cần nhìn vào khu vườn nhà của mình ở Florida. Ở đó, xung quanh hồ bơi, bạn có thể tìm thấy nhện mạng quả cầu thuộc loài Gasteracantha cancriformis.

Chúng có màu sắc tươi sáng và cơ thể tròn trịa màu trắng, trên đó có những đốm đen và sáu chiếc gai màu đỏ tươi, tương tự như một vũ khí kỳ lạ từ thời Trung cổ. Nhưng bên trong cơ thể của những con nhện này, Maya Brightbart đã phải ngạc nhiên: khi Brightbart, một chuyên gia về sinh thái học virus tại Đại học Nam Florida ở St.

Như bạn đã biết, kể từ năm 2020, chúng ta, những người bình thường, chỉ bận tâm đến một loại virus đặc biệt nguy hiểm mà tất cả mọi người đều biết đến, ngoài ra còn rất nhiều loại virus khác vẫn chưa được phát hiện. Theo các nhà khoa học, khoảng 10³¹các hạt virus khác nhau, gấp mười tỷ lần số lượng gần đúng các ngôi sao trong vũ trụ có thể quan sát được.

Bây giờ rõ ràng là các hệ sinh thái và các sinh vật riêng lẻ phụ thuộc vào vi rút. Virus là những sinh vật nhỏ bé, nhưng cực kỳ mạnh mẽ, chúng đã thúc đẩy quá trình phát triển tiến hóa trong hàng triệu năm, với sự giúp đỡ của chúng, việc chuyển gen giữa các sinh vật chủ đã được thực hiện. Sống trong các đại dương trên thế giới, vi rút đã mổ xẻ vi sinh vật, ném chất chứa của chúng vào môi trường nước và làm giàu chất dinh dưỡng cho lưới thức ăn. Nhà virus học Curtis Suttle thuộc Đại học British Columbia ở Vancouver, Canada cho biết: “Chúng tôi sẽ không thể sống sót nếu không có virus.

Ủy ban quốc tế về phân loại vi rút (ICTV) phát hiện ra rằng hiện tại có 9.110 loại vi rút riêng biệt trên thế giới, nhưng đây rõ ràng là một phần rất nhỏ trong tổng số chúng. Điều này một phần là do sự phân loại chính thức của vi rút trong quá khứ yêu cầu các nhà khoa học phải nuôi cấy vi rút trong cơ thể vật chủ hoặc tế bào của nó; quá trình này tốn nhiều thời gian và đôi khi có vẻ phức tạp không thực tế.

Lý do thứ hai là trong quá trình nghiên cứu khoa học, người ta chú trọng vào việc tìm ra những loại virut gây bệnh cho người hoặc cho các sinh vật sống khác có giá trị nhất định đối với con người, chẳng hạn như nó liên quan đến động vật nông trại và cây trồng.

Tuy nhiên, như đại dịch covid-19 đã nhắc nhở chúng ta, điều quan trọng là phải nghiên cứu các loại vi rút có thể lây truyền từ sinh vật chủ này sang sinh vật chủ khác, và đây chính xác là mối đe dọa đối với con người, cũng như đối với vật nuôi hoặc cây trồng trong nhà.

Trong thập kỷ qua, số lượng vi rút được biết đến đã tăng vọt do những cải tiến trong công nghệ phát hiện và cũng do sự thay đổi gần đây trong các quy tắc xác định các loại vi rút mới, giúp phát hiện vi rút mà không cần phải nuôi cấy chúng. một sinh vật chủ.

Một trong những phương pháp phổ biến nhất là phương pháp đo lường. Nó cho phép các nhà khoa học thu thập các mẫu bộ gen từ môi trường mà không cần phải nuôi cấy chúng. Các công nghệ mới như xác định trình tự virus đã thêm nhiều tên virus vào danh sách, bao gồm một số loại virus phổ biến một cách đáng ngạc nhiên nhưng phần lớn vẫn bị các nhà khoa học che giấu.

Maya Brightbart nói: “Bây giờ là thời điểm tuyệt vời để thực hiện loại nghiên cứu này. - Tôi nghĩ rằng theo nhiều cách, bây giờ là thời gian cho virome [virome - tập hợp tất cả các loại virus đặc trưng cho một sinh vật riêng lẻ - ước chừng. Dịch.] ".

Chỉ trong năm 2020, ICTV đã thêm 1.044 loài mới vào danh sách virus chính thức của mình, với hàng nghìn loại virus khác đang chờ mô tả và cho đến nay vẫn chưa được đặt tên. Sự xuất hiện của nhiều loại bộ gen như vậy đã thúc đẩy các nhà virus học suy nghĩ lại về cách thức phân loại virus và giúp làm sáng tỏ quá trình tiến hóa của chúng. Có bằng chứng chắc chắn rằng vi rút không bắt nguồn từ một nguồn duy nhất, mà xuất hiện nhiều lần.

Tuy nhiên, quy mô thực sự của cộng đồng virus toàn cầu phần lớn vẫn chưa được biết đến, theo nhà virus học Jens Kuhn thuộc Viện Dị ứng và Bệnh truyền nhiễm Quốc gia Hoa Kỳ (NIAID) ở Fort Detrick, Maryland: “Chúng tôi thực sự không biết rằng điều đó đang diễn ra.

Mọi nơi và mọi nơi

Bất kỳ loại vi rút nào cũng có hai đặc tính: thứ nhất, bộ gen của mỗi vi rút được bao bọc trong một lớp áo protein và thứ hai, mỗi vi rút sử dụng một sinh vật chủ ngoại lai - có thể là người, nhện hoặc thực vật - cho mục đích sinh sản của chúng. Nhưng có vô số biến thể trong sơ đồ chung này.

Ví dụ, các vi khuẩn vòng nhỏ chỉ có hai hoặc ba gen, trong khi các mimivirus lớn, lớn hơn một số vi khuẩn, có hàng trăm gen.

Ví dụ, có những vi khuẩn hơi giống với bộ máy hạ cánh lên mặt trăng - những vi khuẩn này lây nhiễm vi khuẩn. Và, tất nhiên, ngày nay ai cũng biết về những quả bóng sát thủ đầy gai góc, hình ảnh về những quả bóng đó giờ đây đã trở nên quen thuộc đến đau đớn, có lẽ, đối với mỗi người dân ở bất kỳ quốc gia nào trên thế giới. Và virus cũng có đặc điểm này: một nhóm virus lưu trữ bộ gen của chúng ở dạng DNA, trong khi nhóm còn lại - ở dạng RNA.

Thậm chí còn có một thực khuẩn sử dụng bảng chữ cái di truyền thay thế, trong đó gốc nitơ A trong hệ thống ACGT chuẩn được thay thế bằng một phân tử khác được ký hiệu bằng chữ Z [chữ A là viết tắt của gốc nitơ "adenine", là một phần của nucleic axit (DNA và RNA); ACGT- các bazơ nitơ tạo nên DNA, cụ thể là: A - adenin, C - cytosine, G - guanin, T - thymine, - xấp xỉ. bản dịch.].

Vi rút có mặt ở khắp mọi nơi và tọc mạch đến mức chúng có thể xuất hiện ngay cả khi các nhà khoa học không tìm kiếm chúng. Vì vậy, chẳng hạn, Frederik Schulz hoàn toàn không có ý định nghiên cứu về virus, lĩnh vực nghiên cứu khoa học của ông là trình tự các bộ gen từ nước thải. Khi còn là một sinh viên tốt nghiệp tại Đại học Vienna, Schultz đã sử dụng phương pháp đo lường toán học để tìm vi khuẩn vào năm 2015. Với cách tiếp cận này, các nhà khoa học phân lập DNA từ một loạt các sinh vật, nghiền chúng thành các mảnh nhỏ và sắp xếp chuỗi chúng. Sau đó, một chương trình máy tính sẽ lắp ráp các bộ gen riêng lẻ từ những mảnh này. Thủ tục này gợi nhớ đến việc lắp ráp hàng trăm câu đố cùng một lúc từ các mảnh riêng biệt trộn lẫn với nhau.

Trong số các bộ gen của vi khuẩn, Schultz không thể không chú ý đến một phần rất lớn của bộ gen virut (dường như vì đoạn này có các gen vỏ virut), bao gồm 1,57 triệu cặp bazơ. Bộ gen của virut này hóa ra là một người khổng lồ, nó là một phần của một nhóm virut, mà các thành viên của chúng là những virut khổng lồ cả về kích thước bộ gen và kích thước tuyệt đối (thường là đường kính 200 nanomet trở lên). Virus này lây nhiễm amip, tảo và các động vật nguyên sinh khác, do đó ảnh hưởng đến hệ sinh thái dưới nước, cũng như hệ sinh thái trên cạn.

Frederick Schultz, hiện là nhà vi sinh vật học tại Viện Bộ gen chung của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ ở Berkeley, California, quyết định tìm kiếm các loại virus có liên quan trong cơ sở dữ liệu đo lường. Vào năm 2020, trong bài báo của mình, Schultz và các đồng nghiệp của ông đã mô tả hơn hai nghìn bộ gen từ nhóm có chứa virus khổng lồ. Nhớ lại rằng trước đây, chỉ có 205 bộ gen như vậy được đưa vào cơ sở dữ liệu công khai.

Ngoài ra, các nhà virus học cũng phải xem xét bên trong cơ thể người để tìm kiếm các loài mới. Chuyên gia tin sinh học về virus Luis Camarillo-Guerrero, cùng với các đồng nghiệp từ Viện Senger ở Hinkston (Anh), đã phân tích metagenomes đường ruột của con người và tạo ra một cơ sở dữ liệu chứa hơn 140.000 loài xạ khuẩn. Hơn một nửa trong số họ chưa được biết đến với khoa học.

Nghiên cứu chung của các nhà khoa học, được công bố vào tháng Hai, trùng hợp với phát hiện của các nhà khoa học khác rằng một trong những nhóm vi rút phổ biến nhất lây nhiễm vi khuẩn đường ruột của con người là một nhóm được gọi là crAssphage (được đặt tên theo chương trình tập hợp chéo đã phát hiện ra nó vào năm 2014). Camarillo-Guerrero, người hiện đang làm việc cho công ty giải trình tự DNA Illumina (Illumina có trụ sở tại Cambridge, Anh) cho biết, mặc dù có sự phong phú của các loại virus đại diện cho nhóm này, nhưng các nhà khoa học biết rất ít về cách thức các loại virus thuộc nhóm này tham gia vào hệ vi sinh vật của con người.

Metagenomics đã phát hiện ra nhiều loại virus, nhưng đồng thời, metagenomics cũng bỏ qua nhiều loại virus. Trong các metagenome điển hình, virus RNA không được giải trình tự, vì vậy nhà vi sinh vật học Colin Hill thuộc Đại học Quốc gia Ireland ở Cork, Ireland và các đồng nghiệp của ông đã tìm kiếm chúng trong cơ sở dữ liệu RNA được gọi là siêu dịch mã.

Các nhà khoa học thường đề cập đến dữ liệu này khi nghiên cứu các gen trong quần thể, tức là những gen được chuyển đổi tích cực thành RNA thông tin [RNA thông tin (hoặc mRNA) còn được gọi là RNA thông tin (mRNA) - xấp xỉ. bản dịch.] tham gia vào quá trình sản xuất protein; nhưng bộ gen của virus RNA cũng có thể được tìm thấy ở đó. Sử dụng các kỹ thuật tính toán để trích xuất trình tự từ dữ liệu, nhóm nghiên cứu đã tìm thấy 1.015 bộ gen của virus trong metatrancryptomes từ các mẫu bùn và nước. Nhờ công của các nhà khoa học, thông tin về các loại virus được biết đến đã tăng lên đáng kể chỉ sau một bài báo xuất hiện.

Nhờ những phương pháp này, có thể tình cờ thu thập được những bộ gen không tồn tại trong tự nhiên, nhưng để ngăn chặn điều này, các nhà khoa học đã học cách sử dụng các phương pháp kiểm soát. Nhưng cũng có những điểm yếu khác. Ví dụ, rất khó để phân lập một số loại vi rút có tính đa dạng di truyền lớn, vì các chương trình máy tính khó có thể ghép các chuỗi gen khác nhau lại với nhau.

Một cách tiếp cận khác là giải trình tự từng bộ gen virus riêng biệt, như được thực hiện bởi nhà vi sinh vật học Manuel Martinez-Garcia thuộc Đại học Alicante ở Tây Ban Nha. Sau khi cho nước biển qua các bộ lọc, ông đã phân lập được một số loại virus cụ thể, khuếch đại DNA của chúng và tiến hành giải trình tự.

Sau lần thử đầu tiên, ông đã tìm thấy 44 bộ gen. Hóa ra một trong số chúng là một loại virut phổ biến nhất sống ở đại dương. Loại virus này có sự đa dạng di truyền lớn đến mức (tức là các đoạn gen của các hạt virus của nó rất khác nhau trong các hạt virus khác nhau) đến nỗi bộ gen của nó chưa bao giờ xuất hiện trong nghiên cứu metagenomics. Các nhà khoa học đặt tên cho nó là "37-F6" vì vị trí của nó trên một chiếc đĩa trong phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, Martinez-Garcia nói đùa, với khả năng ẩn giấu trong bộ gen của bộ gen, lẽ ra nó phải được đặt tên là 007 theo tên siêu điệp viên James Bond.

Cây họ virus

Những virut đại dương như vậy, bí mật như James Bond, không có tên Latinh chính thức, cũng như hầu hết trong số hàng nghìn bộ gen của virut được phát hiện trong thập kỷ qua bằng phương pháp metagenomics. Các trình tự gen này đã đặt ra một câu hỏi khó cho ICTV: Liệu một bộ gen có đủ để đặt tên cho virus không? Cho đến năm 2016, thứ tự sau vẫn tồn tại: nếu các nhà khoa học đề xuất bất kỳ loại vi rút hoặc nhóm phân loại mới nào cho ICTV, thì, với những ngoại lệ hiếm hoi, cần phải cung cấp trong môi trường nuôi cấy không chỉ loại vi rút này mà còn cả sinh vật chủ. Nhưng vào năm 2016, sau cuộc tranh luận gay gắt, các nhà virus học đã đồng ý rằng chỉ cần một bộ gen là đủ.

Các ứng dụng cho các loại vi rút và nhóm vi rút mới bắt đầu xuất hiện. Nhưng các mối quan hệ tiến hóa giữa các loại virus này đôi khi vẫn chưa rõ ràng. Các nhà virus học thường phân loại virus dựa trên hình dạng của chúng (ví dụ: "dài", "mỏng", "đầu và đuôi") hoặc dựa trên bộ gen của chúng (DNA hoặc RNA, sợi đơn hoặc sợi đôi), nhưng những đặc tính này cho chúng ta biết rất ít. về nguồn gốc chung của chúng. Ví dụ, virus có bộ gen DNA sợi đôi dường như có nguồn gốc từ ít nhất bốn trường hợp khác nhau.

Phân loại ban đầu của vi rút ICTV (ngụ ý rằng cây vi rút và cây của các dạng sống tế bào tồn tại riêng biệt với nhau) chỉ bao gồm các bước thấp hơn của hệ thống phân cấp tiến hóa, từ các loài và chi đến cấp độ, theo phân loại đời sống đa bào, tương đương với bộ linh trưởng hoặc cây lá kim. Không có cấp độ cao hơn của hệ thống phân cấp tiến hóa của virus. Và nhiều họ vi rút tồn tại biệt lập, không có bất kỳ liên kết nào với các loại vi rút khác. Vì vậy, năm 2018, ICTV đã bổ sung các cấp bậc cao hơn để phân loại virus: lớp, loại và cảnh giới.

Ở phía trên cùng của phân loại vi rút, ICTV đặt các nhóm được gọi là "cõi" (cảnh giới), là các nhóm tương tự của "miền" cho các dạng sống tế bào (vi khuẩn, vi khuẩn cổ và sinh vật nhân chuẩn), tức là. ICTV đã sử dụng một từ khác để phân biệt giữa hai cây. (Vài năm trước, một số nhà khoa học cho rằng một số loại virus có thể phù hợp với cây của các dạng sống tế bào; nhưng ý tưởng này đã không nhận được sự đồng tình rộng rãi.)

ICTV đã phác thảo các nhánh của cây vi rút và gán các vi rút RNA cho một vùng gọi là Riboviria; Nhân tiện, một phần của khu vực này là virus SARS-CoV-2 và các coronavirus khác, có bộ gen là RNA sợi đơn. Nhưng sau đó cộng đồng rộng lớn các nhà virus học đã phải đề xuất các nhóm phân loại bổ sung. Chuyện xảy ra như vậy là nhà sinh học tiến hóa Eugene Koonin thuộc Trung tâm Thông tin Công nghệ Sinh học Quốc gia ở Bethesda, Maryland, đã tập hợp một nhóm các nhà khoa học để đưa ra cách đầu tiên để phân loại virus. Vì mục tiêu này, Kunin quyết định phân tích tất cả các bộ gen của virus, cũng như các kết quả nghiên cứu về protein của virus.

Họ tổ chức lại vùng Riboviria và đề xuất thêm ba cõi nữa. Kunin cho biết đã có những tranh cãi về một số chi tiết, nhưng vào năm 2020, việc hệ thống hóa đã được các thành viên ICTV chấp thuận mà không gặp nhiều khó khăn. Theo Kunin, hai lĩnh vực khác đã được bật đèn xanh vào năm 2021, nhưng bốn lĩnh vực ban đầu có khả năng vẫn là lớn nhất. Cuối cùng, Kunin gợi ý, số cảnh giới có thể lên tới 25.

Con số này khẳng định mối nghi ngờ của nhiều nhà khoa học: virus không có tổ tiên chung. Kunin cho biết: “Không có tổ tiên duy nhất cho tất cả các loại virus. "Nó chỉ không tồn tại." Điều này có nghĩa là virus đã xuất hiện nhiều lần trong suốt lịch sử sự sống trên Trái đất. Vì vậy, chúng tôi không có lý do gì để nói rằng virus không thể xuất hiện trở lại. Nhà virus học Mart Krupovic thuộc Viện Pasteur Paris, người đã tham gia vào quá trình ra quyết định của ICTV và công trình nghiên cứu của nhóm Kunin về hệ thống hóa cho biết: “Các loại virus mới liên tục xuất hiện trong tự nhiên.

Các nhà virus học đưa ra một số giả thuyết về nguyên nhân của các cảnh giới. Có lẽ các cảnh giới bắt nguồn từ các yếu tố di truyền độc lập vào buổi bình minh của sự sống trên hành tinh Trái đất, thậm chí trước khi các tế bào được hình thành. Hoặc có thể chúng để nguyên các tế bào, "thoát" khỏi chúng, từ bỏ hầu hết các cơ chế tế bào để duy trì sự tồn tại của chúng ở mức tối thiểu. Kunin và Krupovich ủng hộ giả thuyết lai, theo đó các yếu tố di truyền chính này đã "đánh cắp" vật liệu di truyền từ tế bào để tạo ra các hạt virut. Vì có nhiều giả thuyết về nguồn gốc của virus, nên rất có thể có nhiều cách xuất hiện của chúng, nhà virus học Jens Kuhn, người từng làm việc trong ủy ban ICTV về đề xuất hệ thống hóa virus mới cho biết.

Mặc dù thực tế là cây virut và cây tế bào khác nhau, nhưng các nhánh của chúng không chỉ tiếp xúc mà còn trao đổi gen. Vì vậy, virus nên được phân loại ở đâu - hoạt hình hay vô tri? Câu trả lời phụ thuộc vào cách bạn định nghĩa "còn sống". Nhiều nhà khoa học không coi virus là một thực thể sống, trong khi những người khác không đồng ý. Nhà khoa học tin học sinh học Hiroyuki Ogata, người đang nghiên cứu virus tại Đại học Kyoto, Nhật Bản cho biết: “Tôi có xu hướng tin rằng chúng còn sống. “Chúng tiến hóa, chúng có vật chất di truyền cấu tạo từ DNA và RNA. Và chúng là một nhân tố rất quan trọng trong quá trình tiến hóa của mọi sinh vật."

Cách phân loại hiện tại được chấp nhận rộng rãi và đại diện cho nỗ lực đầu tiên nhằm khái quát hóa nhiều loại vi rút, mặc dù một số nhà vi rút học tin rằng nó có phần không chính xác. Hàng chục họ virus vẫn không có mối liên hệ nào với bất kỳ vương quốc nào. “Tin tốt là chúng tôi đang cố gắng sắp xếp ít nhất một số trật tự trong mớ hỗn độn này,” nhà vi sinh vật học Manuel Martinez-Garcia cho biết thêm.

Họ đã thay đổi thế giới

Tổng khối lượng virus sống trên Trái đất tương đương 75 triệu con cá voi xanh. Các nhà khoa học tự tin rằng virus ảnh hưởng đến lưới thức ăn, hệ sinh thái và thậm chí cả bầu khí quyển của hành tinh chúng ta. Theo chuyên gia vi rút học môi trường Matthew Sullivan của Đại học bang Ohio tại Columbus, các nhà khoa học đang ngày càng phát hiện ra nhiều loại vi rút mới, với các nhà nghiên cứu "khám phá ra những cách thức chưa từng được biết đến trước đây mà vi rút có tác động trực tiếp đến hệ sinh thái." Các nhà khoa học đang cố gắng định lượng mức độ phơi nhiễm virus này.

Hiroyuki Ogata nói: “Hiện tại chúng tôi không có bất kỳ lời giải thích đơn giản nào cho các hiện tượng đang diễn ra.

Trong các đại dương trên thế giới, vi rút có thể rời khỏi vi sinh vật chủ của chúng, giải phóng carbon, sẽ được tái chế bởi các sinh vật khác ăn phần bên trong của vi sinh vật chủ này và sau đó thải ra carbon dioxide. Nhưng gần đây hơn, các nhà khoa học cũng đã đưa ra kết luận rằng các tế bào vỡ ra thường kết tụ lại và chìm xuống đáy đại dương trên thế giới, liên kết carbon từ khí quyển.

Matthew Sullivan cho biết, lớp băng vĩnh cửu tan chảy trên đất liền là nguồn chính tạo ra carbon, và các vi rút dường như giúp giải phóng carbon từ các vi sinh vật trong môi trường này. Vào năm 2018, Sullivan và các đồng nghiệp của ông đã mô tả 1.907 bộ gen của virus và các mảnh của chúng được thu thập trong quá trình tan băng của lớp băng vĩnh cửu ở Thụy Điển, bao gồm các gen cho protein có thể ảnh hưởng bằng cách nào đó đến quá trình phân hủy các hợp chất cacbon và có thể là quá trình biến đổi chúng thành khí nhà kính.

Vi rút cũng có thể ảnh hưởng đến các sinh vật khác (ví dụ: xáo trộn bộ gen của chúng). Ví dụ, vi rút mang gen kháng thuốc kháng sinh từ vi khuẩn này sang vi khuẩn khác, và các chủng kháng thuốc cuối cùng có thể chiếm ưu thế. Theo Luis Camarillo-Guerrero, theo thời gian, việc chuyển gen như vậy có thể gây ra những thay đổi tiến hóa nghiêm trọng trong một quần thể cụ thể - và không chỉ ở vi khuẩn. Do đó, theo một số ước tính, 8% DNA của con người có nguồn gốc virus. Vì vậy, ví dụ, chính từ vi rút mà tổ tiên động vật có vú của chúng ta đã nhận được gen cần thiết cho sự phát triển của nhau thai.

Các nhà khoa học sẽ không chỉ cần bộ gen của họ để giải quyết nhiều câu hỏi về hành vi của virus. Nó cũng cần thiết để tìm các vật chủ của vi rút. Trong trường hợp này, manh mối có thể được lưu trữ trong chính vi rút: ví dụ, vi rút có thể chứa một đoạn dễ nhận biết của vật liệu di truyền của vật chủ trong bộ gen của chính nó.

Nhà vi sinh vật học Manuel Martinez-Garcia và các đồng nghiệp đã sử dụng hệ gen đơn bào để xác định các vi khuẩn có chứa virus 37-F6 được phát hiện gần đây. Sinh vật chủ của virus này là vi khuẩn Pelagibacter, là một trong những sinh vật biển đa dạng và phổ biến nhất. Ở một số vùng đại dương trên thế giới, Pelagibacter chiếm gần một nửa số tế bào sống trong vùng biển của nó. Nếu virus 37-F6 đột ngột biến mất, Martinez-Garcia vẫn tiếp tục, cuộc sống của các sinh vật dưới nước sẽ bị gián đoạn nghiêm trọng.

Các nhà khoa học cần tìm ra cách nó thay đổi vật chủ để có được bức tranh toàn cảnh về tác động của một loại virus cụ thể, nhà sinh thái học tiến hóa Alexandra Worden thuộc Trung tâm Khoa học Đại dương giải thích. Helmholtz (GEOMAR) ở Kiel, Đức. Warden đang nghiên cứu những loại virus khổng lồ mang gen cho một loại protein huỳnh quang gọi là rhodopsin.

Về nguyên tắc, những gen này cũng có thể hữu ích cho các sinh vật chủ, ví dụ, cho các mục đích như truyền năng lượng hoặc truyền tín hiệu, nhưng thực tế này vẫn chưa được xác nhận. Để tìm hiểu điều gì sẽ xảy ra với các gen rhodopsin, Alexandra Vorden dự định nuôi cấy sinh vật chủ (vật chủ) cùng với virus để nghiên cứu cơ chế hoạt động của cặp gen này (virus-vật chủ), liên kết thành một phức hợp duy nhất. - "virocell".

Warden cho biết thêm: “Chỉ thông qua sinh học tế bào, bạn mới có thể biết được vai trò thực sự của hiện tượng này là gì và chính xác nó ảnh hưởng đến chu trình carbon như thế nào.

Tại nhà của cô ở Florida, Maya Brightbart không nuôi cấy virus phân lập từ nhện Gasteracantha cancriformis, nhưng cô đã tìm hiểu một hoặc hai điều về chúng. Hai loại virus chưa từng được biết đến trước đây được tìm thấy trong những con nhện này thuộc nhóm mà Brightbart đã mô tả là "tuyệt vời" - và tất cả là do bộ gen nhỏ của chúng: loại thứ nhất mã hóa gen cho lớp áo protein, loại thứ hai - gen cho protein sao chép.

Vì một trong những loại virus này chỉ tồn tại trong cơ thể nhện chứ không có ở chân của chúng, Brightbart tin rằng trên thực tế, chức năng của nó là lây nhiễm cho con mồi, sau đó bị nhện ăn thịt. Loại vi rút thứ hai có thể được tìm thấy ở các khu vực khác nhau trên cơ thể nhện - trong ổ trứng và con - vì vậy Brightbart tin rằng vi rút này được truyền từ bố mẹ sang con cái. Theo Brightbart, loại virus này vô hại đối với nhện.

Maya Brightbart cho biết vi rút "thực sự là thứ dễ tìm nhất". Khó khăn hơn nhiều để xác định cơ chế mà vi rút ảnh hưởng đến chu kỳ sống và sinh thái của sinh vật chủ. Nhưng trước tiên, các nhà virus học phải trả lời một trong những câu hỏi khó nhất, Brightbart nhắc nhở chúng ta: "Làm thế nào để chúng ta biết cái nào cần điều tra ngay từ đầu?"