Penemuan sisa-sisa virus raksasa purba memberikan petunjuk baru tentang asal usul kehidupan kompleks

Mikroorganisme mengungkap bagaimana nenek moyang kita yang bersel tunggal mengintegrasikan DNA virus ke dalam genom mereka sendiri.

Para peneliti telah menemukan sisa-sisa virus raksasa purba dalam genom Amipidium, organisme bersel tunggal, yang menunjukkan bahwa rangkaian virus tersebut mungkin berperan dalam evolusi bentuk kehidupan yang kompleks. Studi ini menyoroti hubungan dinamis antara virus dan inangnya, dan juga mencerminkan genetika manusia.

Pergeseran mengejutkan dalam sejarah evolusi kehidupan kompleks telah terungkap dalam sebuah penelitian baru yang diterbitkan di Kemajuan ilmiahPara peneliti di Queen Mary University of London telah menemukan bahwa organisme bersel tunggal yang berkerabat dekat dengan hewan mengandung sisa-sisa virus raksasa purba dalam kode genetiknya. Penemuan ini memberikan wawasan tentang bagaimana organisme kompleks memperoleh beberapa gennya dan menggarisbawahi interaksi dinamis antara virus dan inangnya.

Studi ini berfokus pada mikroba yang disebut Amoebidium, parasit bersel tunggal yang ditemukan di lingkungan air tawar. Dengan menganalisis genom Amoebidium, para peneliti yang dipimpin oleh Dr Alex de Mendoza Soler, dosen senior di Queen Mary's School of Biological and Behavioral Sciences, menemukan banyak sekali materi genetik yang berasal dari virus raksasa – salah satu virus terbesar yang diketahui sains. Urutan virus ini termetilasi secara padat, sebuah penanda kimia yang seringkali membungkam gen.

“Ini seperti menemukan Trojan yang bersembunyi di dalam ambidium.” DNA“Penambahan virus ini berpotensi membahayakan, namun amybidium tampaknya mengendalikannya dengan membungkamnya secara kimia,” kata Dr. de Mendoza-Soler.

Mikroba Amoebidium appalachense menjalani siklus hidup perkembangannya di laboratorium. Inti sel membelah di dalam sel hingga matang (sekitar 40 jam dalam video), ketika setiap inti menjadi satu sel dan koloni putus, sehingga menghasilkan keturunan. Kredit foto: Alex de Mendoza

Penelitian dan implikasi yang sedang berlangsung

Selanjutnya, para peneliti menyelidiki prevalensi fenomena ini. Mereka membandingkan genom beberapa isolat Amybidium dan menemukan variasi konten virus yang signifikan. Hal ini menunjukkan bahwa proses integrasi dan pembungkaman virus sedang berlangsung dan dinamis.

“Temuan ini menantang pemahaman kita tentang hubungan antara virus dan inangnya,” kata Dr. de Mendoza Soler. “Secara tradisional, virus dipandang sebagai penyerbu, namun penelitian ini menunjukkan cerita yang lebih kompleks evolusi organisme kompleks dengan memberi mereka gen baru.” “Hal ini dimungkinkan melalui penjinakan kimiawi DNA penyerang ini.”

Sel Amybidium apalachia diwarnai untuk DNA (berwarna biru, menunjukkan nukleus) dan aktin (berwarna hijau), menyoroti membran sel pada langkah pembentukan sel di koloni. Hak Cipta: Alex de Mendoza

Selain itu, temuan para peneliti Amoebidium menawarkan kesamaan yang menarik tentang bagaimana genom kita berinteraksi dengan virus. Mirip dengan Amoebidium, manusia dan mamalia lain memiliki sisa-sisa virus purba, yang disebut retrovirus endogen, yang tertanam dalam DNA mereka. Meskipun residu ini sebelumnya dianggap sebagai 'DNA tidak aktif', beberapa di antaranya kini mungkin berguna. Namun, tidak seperti virus raksasa yang ditemukan di Amoebidium, retrovirus endogen berukuran jauh lebih kecil, dan genom manusia jauh lebih besar. Penelitian di masa depan dapat mengeksplorasi persamaan dan perbedaan ini untuk memahami interaksi kompleks antara virus dan bentuk kehidupan yang kompleks.

Referensi: “Metilasi DNA memungkinkan perkawinan sedarah berulang pada virus raksasa pada kerabat hewan” oleh Luke A. Sari, dan Iana F. Kim, Vladimir Ovchinnikov, Marin Oliveta, Hiroshi Suga, Omaya Dodin, Arnau Sepe Pedros, dan Alex de Mendoza, 12 Juli 2024, Kemajuan ilmiah.
DOI: 10.1126/sciadv.ado6406