Вирусы это примитивные бактерии: Вирусы древнейшие прокариоты примитивные бактерии неклеточные формы жизни

Содержание

Творческие задания «Примитивные формы жизни»

Творческие задания «Примитивные формы жизни»

Мини-викторина «Примитивные формы жизни»

  1. Мельчайшие, невидимые в световой микроскоп формы жизни. (вирусы)

  2. Д.И.Ивановский изучал болезнь …. ? (табачную мозаику)

  3. Выяснил, что зрелые вирусы состоят из двух основных компонентов? (У.Стэили)

  4. Вирусы не размножаются в …. ? (искусственных средах)

  5. Что для внутриклеточной репликации используют вирусы? (ферментный аппарат)

  6. Фаги относятся к вирусам и паразитируют на …. (микроорганизмах)

  7. В каких целях некоторые фаги используются в медицине? (для профилактики инфекционных заболеваний)

  8. Какая группа микроорганизмов близко примыкает к вирусам? (реккетсии)

  9. Вирус бронзовости томатов имеет форму …? (округлую)

  10. Природа вируса определяется … (нуклеиновой кислотой)

Головоломка «Морфология бактерий»

Задание: найдите все названия бактерий в головоломке

С

О

Б

В

И

Б

Р

И

О

Н

Ы

С

О

Д

О

А

К

О

К

К

И

В

Г

С

А

Б

Т

С

И

Х

Р

Ы

Т

Е

Х

О

Р

И

П

С

А

А

В

П

А

Ц

Х

С

И

У

К

О

К

К

И

Х

Ф

И

Л

В

И

У

Б

В

А

К

В

Г

О

В

И

И

У

О

И

Н

У

К

Р

С

С

П

И

Р

И

Л

Л

Ы

К

С

Ы

А

Т

З

Д

Н

Ф

З

Б

Х

И

О

А

О

Б

А

Е

М

Л

Б

А

Ц

И

Л

Л

Ы

К

С

К

У

Т

С

З

Х

М

И

О

Д

И

К

К

О

Г

К

И

Уничтожение вирусов | Вологодский городской центр дезинфекции

Подавляющее большинство ныне живущих на Земле организмов состоит из клеток, и лишь вирусы не имеют клеточного строения.

По этому важнейшему признаку все живое в настоящее время делится учеными на две империи:
— доклеточные (вирусы и фаги),
— клеточные (все остальные организмы: бактерии и близкие к ним группы, грибы, зеленые растения, животные и человек).

Вирусы — мельчайшие организмы, их размеры колеблются от 12 до 500 нанометров. Мелкие вирусы равны крупным молекулам белка. Вирусы — резко выраженные паразиты клеток.

Важнейшими отличительными особенностями вирусов являются следующие:

1. Они содержат в своем составе только один из типов нуклеиновых кислот: либо рибонуклеиновую кислоту (РНК), либо дезоксирибонуклеиновую (ДНК), — а все клеточные организмы, в том числе и самые примитивные бактерии, содержат и ДНК, и РНК одновременно.

2. Не обладают собственным обменом веществ, имеют очень ограниченное число ферментов. Для размножения используют обмен веществ клетки-хозяина, ее ферменты и энергию.

3. Могут существовать только как внутриклеточные паразиты и не размножаются вне клеток тех организмов, в которых паразитируют.

Наиболее примитивные вирусы состоят из молекулы РНК (либо ДНК), окруженной снаружи белковыми молекулами, создающими оболочку вируса. Некоторые вирусы имеют еще одну — внешнюю, или вторичную, оболочку; более сложные вирусы содержат ряд ферментов.

Нуклеиновая кислота (НК) является носительницей наследственных свойств вируса. Белки внутренней и внешней оболочек служат для ее защиты.

Так как вирусы не обладают собственным обменом веществ, вне клетки они существуют в виде «неживых» частиц. В этом случае можно сказать, что вирусы представляют собой инертные кристаллы. При попадании в клетку они вновь «оживают».

При размножении для создания компонентов своих частиц вирусы используют питательные вещества и энергетико-метаболические системы инфицированных ими клеток. После проникновения в клетку вирус распадается на составляющие его части — НК и белки оболочки («раздевается»). С этого момента биосинтетическими процессами клетки-хозяина начинает управлять генетическая информация, закодированная в нуклеиновой кислоте вируса.

В клетке-хозяине осуществляется раздельный синтез оболочки и НК вируса. В дальнейшем они объединяются и образуют новый вирион (полностью сформированный зрелый вирус). Эта особенность была подмечена учеными, которые даже проводили следующий эксперимент. Они разрушали вирус табачной мозаики на две его составные части — НК и белок. Затем смешивали их и… получали жизнеспособный исходный вирус со всеми его биологическими свойствами. Клетки же, как мы знаем, размножаются делением. Расчленение клетки на составляющие ее части (ядро, оболочку, цитоплазму, митохондрии, рибосомы) и последующее смешивание их не приведет к подобному эффекту — клетку восстановить не удастся.

Вирусы не размножаются на искусственных питательных средах — они чересчур разборчивы в пище. Обычный мясной бульон, который устраивает большинство бактерий, для вирусов не годится. Им нужны живые клетки, и не любые, а строго определенные.

Науке известны вирусы бактерий, растений, насекомых, животных и человека. Всего их более 1000. Связанные с размножением вируса процессы чаще всего, но не всегда, повреждают и уничтожают клетку-хозяина. Размножение вирусов, сопряженное с разрушением клеток, ведет к возникновению болезненных состояний в организме.

Вирусы вызывают многие заболевания человека: корь, свинку, грипп, полиомиелит, бешенство, оспу, желтую лихорадку, трахому, энцефалит, некоторые онкологические (опухолевые) болезни, СПИД. Нередко у людей начинают расти бородавки. Всем известно как после простуды зачастую «обметывают» губы и крылья носа. Это тоже всё вирусные заболевания.

Ученые установили, что в организме человека живет много вирусов, но проявляют они себя не всегда. Воздействиям болезнетворного вируса подвержен лишь ослабленный организм.

Пути заражения вирусами самые различные: через кожу при укусах насекомых и клещей; через слюну, слизь и другие выделения больного; через воздух; с пищей; половым путем и другие.

У животных вирусы вызывают ящур, чуму, бешенство; у насекомых — полиэдроз, грануломатоз; у растений — мозаику или иные изменения окраски листьев либо цветков, курчавость листьев и другие изменения формы, карликовость; наконец, у бактерий — их распад.

С самого начала вирусы считались только возбудителями болезней. Представление о вирусах как об исключительно болезнетворных агентах преобладает и сейчас в широких кругах «непосвященных». Однако это не совсем верно.

Известен целый ряд вирусов, которые не являются носителями болезней. Многие из них проникают в организм человека, но при этом не вызывают никаких клинически обнаруживаемых заболеваний. Они могут продолжительно и без всяких внешних проявлений существовать в клетках своего хозяина.

Представление о вирусах как о не останавливающихся ни перед чем «уничтожителях» сохранялось и при изучении особой группы вирусов, которые поражают бактерии. Речь идет о бактериофагах — «пожирателях бактерий» (их еще называют фагами), которые были открыты в 1917 году одновременно во Франции и Англии. Однако здесь появилась надежда на то, что способность фагов уничтожать бактерии может быть использована при лечении некоторых заболеваний, вызываемых этими бактериями.

Фаги действительно стали первой группой вирусов, «прирученных» человеком. Быстро и безжалостно расправлялись они со своими ближайшими соседями по микромиру. Палочки чумы, брюшного тифа, дизентерии, вибрионы холеры буквально «таяли» на глазах после встречи с этими вирусами. Их стали применять для предупреждения и лечения многих инфекционных заболеваний, но, к сожалению, за первыми успехами последовали неудачи. Это было связано с тем, что в организме человека фаги нападали на бактерии не так активно, как в пробирке. Кроме того, бактерии оказались «хитрее» своих врагов: они очень быстро приспосабливались к фагам и становились нечувствительными к их действию.

Иногда на помощь человеку приходят вирусы, поражающие животных и насекомых. Двадцать с лишним лет назад в Австралии остро встала проблема борьбы с дикими кроликами. Количество этих грызунов достигло угрожающих размеров. Они быстрее саранчи уничтожали посевы сельскохозяйственных культур и стали настоящим национальным бедствием. Обычные методы борьбы с ними оказались малоэффективными. И тогда ученые выпустили на борьбу с кроликами специальный вирус, способный уничтожить практически всех зараженных животных. Но как распространить это заболевание среди пугливых и осторожных кроликов? Помогли комары. Они сыграли роль «летающих игл», разнося вирус от кролика к кролику. При этом комары оставались совершенно здоровыми.

Можно привести и другие примеры успешного использования вирусов для уничтожения вредителей. Все знают, какой ущерб наносят гусеницы и жуки-пилильщики. Первые поедают листья полезных растений, вторые поражают деревья в садах и лесах. С ними сражаются так называемые вирусы полиэдроза и гранулоза, которые на небольших участках распыляют пульверизаторами, а для обработки больших площадей используют самолеты. Так поступали в США (в Калифорнии) при борьбе с гусеницами, которые поражают поля люцерны, и в Канаде при уничтожении соснового пилильщика. Перспективно также применение вирусов для борьбы с гусеницами, поражающими капусту и свеклу, а также для уничтожения домашней моли.

Что произойдет с клеткой, если ее заразить не одним, а двумя вирусами? Если вы решили, что в этом случае болезнь клетки обострится, и гибель ее ускорится, то ошиблись. Оказывается, присутствие в клетке одного вируса часто надежно защищает ее от губительного действия другого. Это явление было названо учеными интерференцией вирусов. Связано оно с выработкой особого белка — интерферона, который в клетках приводит в действие защитный механизм, способный отличать вирусное от невирусного и вирусное избирательно подавлять. Интерферон подавляет размножение в клетках большинства вирусов (если не всех). Вырабатываемый в качестве лечебного препарата интерферон применяется сейчас для лечения и профилактики уже многих вирусных заболеваний.

Каких еще полезных дел можно ожидать в будущем от вирусов? Давайте перенесемся в область предположений.

Прежде всего, стоит напомнить о генной инженерии. Вирусы могут оказать ученым неоценимую пользу, захватывая нужные гены в одних клетках и перенося их в другие.

Наконец, существует еще одна возможность использования вирусов. Учеными открыт вирион, который способен избирательно разрушать некоторые опухоли мышей. Получены также вирусы, убивающие опухолевые клетки человека. Если удастся лишить эти вирусы болезнетворных свойств и сохранить при этом их свойство избирательно разрушать злокачественные опухоли, то в будущем, возможно, будет получено мощное средство для борьбы с этими тяжелыми заболеваниями. Поиски таких вирусов ведутся, и сейчас эта работа уже не кажется фантастической и безнадежной.

Тест с ответами по биологии на тему вирусы

I вариант.

1. Зная, что некоторые вирусы проникают в организм человека через слизистые оболочки, верно ли утверждение, что вирус может проникнуть в организм человека через слизистую глаз?
а) верно
б) неверно +

2. Кто впервые обнаружил вирусы?
а) Галилео Галилей
б) Мартин Бейеринк
в) Дмитрий Ивановский +

3. ВИЧ относится к …
а) ДНК-содержащим
б) РНК-содержащим +

4. Вирусы гриппа живут в окружающей среде
а) несколько минут
б) несколько часов +

5.Верны ли утверждения:
1. ВИЧ передается через средства личной гигиены: полотенца, салфетки, мыло и т.п.
2. Некоторые вирусы способны размножаться самостоятельно, вне живой клетки.
а) Верно только первое утверждение
б) Верно только второе утверждение
в) Оба утверждения верны
г) Оба утверждения неверны +

6. Вирусы – это …
а) неклеточная форма жизни +
б) древнейшие эукариоты
в) примитивные бактерии

7. Вирусы размножаются
а) только в клетке хозяина +
б) самостоятельно, вне клеток хозяина
в) оба варианта верные

8. Наука, изучающая вирусы:
а) цитология
б) эпидемиология
в) вирусология +

9. Синтез вирусного белка осуществляется
а) на собственных рибосомах вируса
б) на рибосомах клетки-хозяина +
в) на лизосомах клетки-хозяина

10. Что используется для лечения и профилактики вирусных заболеваний?
а) Ферменты
б) Гормоны
в) Витамины
г) Антитела +

11. Вирусами вызываются следующие болезни человека:
а) дифтерия, чума, холера, СПИД
б) СПИД, грипп, герпес +
в) герпес, ангина, бешенство, дизентерия

12. Жизненный цикл инфекции, заканчивающийся быстрой гибелью клетки-хозяина называется:
а) литический. +
б) лизогенный;
в) непермиссивный;
г) сложный;

13. Структура генома вируса гепатита:
а) Линейный дуплекс;
б) Частично одноцепочечная кольцевая ДНК; +
в) Одноцепочечное кольцо;
г) Одноцепочечная молекула.

14. Двунитевый (±) РНК-геном характерен для:
а) вируса табачной мозайки;
б) ретровирусов;
в) ретроидных вирусов.
г) реовирусов; +

15 Репликация ретроидных вирусов осуществляется по схеме:
а) ДНК→РНК→ДНК; +
б) РНК→РНК;
в) РНК→ДНК→РНК;
г) ДНК→ДНК.

16. Жизненный цикл, при котором молекулы ДНК фага встраиваются в кольцевую хромосому клетки хозяина называется:
а) лизогенный. +
б) пермиссивный;
в) литический;
г) сложный;

17.Однонитевый (+) РНК-геном характерен для вируса:
а) гепатита;
б) гриппа;
в) иммунодефицита человека;
г) табачной мозайки. +

18.К опухолевым ДНК-вирусам относят:
а) ретровирусы;
б) ретроидные вирусы;
в) реовирусы;
г) паповавирусы. +

19.Однонитевый (-) РНК-геном характерен для вируса:
а) гриппа; +
б) полиомелита;
в) клещевого энцефалита;
г) табачной мозайки.

20.Животная клетка, в которой ДНК-вирус размножается литическим путем называется:
а) пермиссивной; +
б) плазмидой;
в) непермиссивной;
г) профагом.

II вариант.

1.Диплоидность генома характерна для:
а) реовирусов;
б) ретровирусов; +
в) ретроидных вирусов;
г) вируса гриппа .

2. На основе какого фага сконструировано множество разных векторов:
а) Х174;
б) Т4;
в) λ; +
г) М13 .

3.Фермент, необходимый для внедрения вируса ВИЧ :
а) интеграза; +
б) лигаза;
в) рестриктаза;
г) гираза.

4.Инкубационный период для ВИЧ длится:
а) от 3-х недель до 3-х месяцев; +
б) до года;
в) до пяти лет;
г) больше 10 лет .

5.Высокая генетическая изменчивость характерна для возбудителей:
а) табачной мозайки;
б) кори;
в) менингита;
г) СПИДа . +

6.Препарат, тормозящий обратную транскриптазу:
а) генферон;
б) азотимидин; +
в) арпетол;
г) пентаксим.

7.Вирус ВИЧ поражает клетки:
а) эритроциты;
б) тромбоциты;
в) лимфоциты; +
г) эозиофиллы .

8.Фаг, паразитирующий в кишечных палочках:
а) М13; +
б) Х174;
в) Т4;
г) λ.

9.Структура генома реовируса:
а) 10 разных двуцепочечных молекул; +
б) 8 разных двуцепочечных молекул;
в) одноцепочечная молекула;
г) одноцепочечный диплоидный геном.

10. Фермент, способный синтезировать молекулы РНК без участия ДНК:
а) транспираза;
б) репликаза; +
в) рестриктаза;
г) лиаза.

11.Двунитиевый геном характерен для:
а) ретровирусы;
б) ретроидные вирусы;
в) реовирусы; +
г) паповирусы.

12.К ДНК-содержащим вирусам относят:
а) вирус гриппа;
б) ретровирус;
в) реовирус;
г) вирус осповакцины. +

13.К РНК-содержащим вирусам относят:
а) вирус герпеса;
б) полиовирус; +
в) фаг М13;
г) вирус гепатита.

14. «Ген внутри гена» характерен для:
а) Х174; +
б) Т4;
в) λ;
г) М13 .

15. Функции капсида:
а) защитная;+
б) обеспечение прикрепления вируса к поверхности клеточной мембраны;+
в) обеспечение вируса питательными веществами;
г) создание оптимального давления.

16. При чем развивается хроническая инфекция?
а) пермиссивном ж.ц.;
б) литическом ж.ц.;
в) сложном ж.ц.;
г) лизогенном ж.ц. +

17. Вирусы являются облигатными паразитами. Почему?
а) могут функционировать только в эукариотической клетке;
б) способны размножаться вне клетки;
в) не способны функционировать вне клетки;+
г) могут функционировать только в бактериальной клетке.

18. Чем вирусы похожи на живые организмы?
а) имеют свой набор генов и эволюционируют путём естественного отбора;+
б) способны размножаться, создавая собственные копии путём самосборки;+
в) имеют митохондрии для синтеза молекул АТФ;
г) имеют собственный обмен веществ.

19. Внутри каждого вириона находится:
а) гликоген;
б) ДНК или РНК;+
в) молекулы АТФ;
г) ферменты.

20. Из чего состоит капсид?
а) углеводов;
б) целлюлозы;
в) белков;+
г) минеральных веществ.

«Неклеточные формы жизни. Вирусы»

Тесовые задания по теме «Неклеточные формы жизни. Вирусы»

Выберите один из ответов


  1. Ретровирусы – это:

а) примитивные бактерии;

б) доклеточные формы жизни, содержащие РНК и фермент ревертазу;

в) вирусы, содержащие кольцевую ДНК.


  1. Обязательными компонентами любого вируса являются:

а) белки и липиды;

б) нуклеиновые кислоты и липиды;

в) нуклеиновые кислоты и белки.


  1. Любой вирус содержит:

а) только ДНК;

б) нуклеиновую кислоту одного из двух типов;

в) нуклеиновые кислоты обоих типов одновременно.


  1. Синтез вирусного белка осуществляется:

а) на рибосомах клетки-хозяина;

б) на собственных рибосомах вируса;

в) на рибосомах митохондрий или пластид.


  1. Вирусами вызываются следующие болезни человека:

а) дифтерия, чума, холера, СПИД;

б) СПИД, герпес, грипп, гепатит;

в) герпес, ангина, бешенство, дизентерия.

Вирусы:


  1. Открыл в 1892 году …………………………….

  2. Вирусы состоят из ………. ……………………………………………………………

  3. Относятся к царству ………………………………..

  4. Вирусы называют паразитами, т.к. они …… ………………………………….

  5. Бактериофагами называют………………………………..

  6. Вирусы являются возбудителями ……………………………….

Тестовые задания по теме «Неклеточные формы жизни. Вирусы»

Выберите один из ответов


  1. Ретровирусы – это:

а) примитивные бактерии;

б) доклеточные формы жизни, содержащие РНК и фермент ревертазу;

в) вирусы, содержащие кольцевую ДНК.


  1. Обязательными компонентами любого вируса являются:

а) белки и липиды;

б) нуклеиновые кислоты и липиды;

в) нуклеиновые кислоты и белки.


  1. Любой вирус содержит:

а) только ДНК;

б) нуклеиновую кислоту одного из двух типов;

в) нуклеиновые кислоты обоих типов одновременно.


  1. Синтез вирусного белка осуществляется:

а) на рибосомах клетки-хозяина;

б) на собственных рибосомах вируса;

в) на рибосомах митохондрий или пластид.


  1. Вирусами вызываются следующие болезни человека:

а) дифтерия, чума, холера, СПИД;

б) СПИД, герпес, грипп, гепатит;

в) герпес, ангина, бешенство, дизентерия.

Вирусы:


  1. Открыл в 1892 году ………………………………….

  2. Вирусы состоят из ………. …………………………………………………………….

  3. Относятся к царству……………………..

  4. Вирусы называют паразитами, т.к. они …… …………….

  5. Бактериофагами называют…..………………

  6. Вирусы являются возбудителями ……………………

Институт почвоведения и агрохимии СО РАН

Наумова Н.Б.

Почвенные микроорганизмы

Сравнительные исследования  последовательностей генов рибосомальной РНК малой субъединицы  рибосом (16S рРНК у прокариот или 18S рРНК у эукариот) показали, что все жизненные формы на земле принадлежат к 3 основным  надцарствам, или в английской литературе доменам – Bacteria, Eucarya и Archaea.  На основании анализа этих генов и построения соответствующих филогенетических деревьев было показано, что основное видовое богатство, т.е. число различных видов на Земле, является микробиологическим. При этом  почва содержит больше родов и видов бактерий, чем любое другое местообитание.

Археи

Это одноклеточные организмы микроскопических размеров с примитивной  организацией ядерных структур.  Раньше считали, что археи  живут в различных экстремальных местообитаниях (горячих источниках, соленых водоемах и т.п.), или же осуществляют метаногенез в анаэробных местообитаниях (почвах, кишечниках животных), однако в последнее время было выявлено, что археи широко распространены по всем экосистемам планеты и встречаются в почвах всех наземных экосистем, в водных экосистемах и донных отложениях.      

Археи – самые древние живые организмы на земле. Несомненно, что их появление и жизнедеятельность сыграли огромную роль в формировании и эволюции биогеосистем планеты.

В почвах археи составляют до 1-3% от видового богатства  прокариотического сообщества, т.е. одноклеточных организмов с «простой» организацией ядра клетки. В последнее десятилетие нетермофильные археи были выявлены в самых разнообразных  почвах — сельскохозяйственных под посевом сои, риса,  торфяниках, в почвах бореальных лесов и пастбищных лугов умеренного пояса и других. В почвах, загрязненных тяжелыми металлами, археи практически исчезают из сообщества.

Бактерии

Это также микроорганизмы с примитивной организацией ядерных структур.  Как живые формы, не различимые невооруженным глазом, бактерии были обнаружены в конце 17 века, когда ван Левенгук построил первый микроскоп. Хотя открытие Левенгука вызвало в свое время огромный интерес, за последующие 200 лет исследование бактерий мало продвинулось вперед.  В конце 19 века исследованиями Пастера, Фердинанда Кона, Роберта Коха и других было открыто огромное количество бактерий, крайне различных по форме, размерам и функциям.

В среднем размер бактериальной клетки значительно менее 1 мкм (у представителей Veruccomicrobia – 0,1мкм).  

Уже по меньшей мере полвека  известно, что большая часть  интактных бактериальных клеток почвы, по-видимому, не могут расти  на стандартных лабораторных средах.  Это понимание основано на многочисленных попытках сравнить численность бактерий при прямом микроскопировании с количеством колоний растущих на лабораторных средах, то есть  так называемых колониеобразующих  единиц (КОЕ).

 

Таблица. Способность бактерий расти на лабораторных питательных средах (выраженная как процент от числа бактерий, определенного методом посевов, к общему числу бактериальных клеток, подсчитанному микроскопически)

Местообитание Культивируемые бактерий, от общего числа
Моря и океаны 0,001–0,1
Пресноводные водоемы 0,25
Мезотрофные озера 0,1–1
Незагрязненные воды эстуариев 0,1–3
Перерабатываемые отходы канализации 1–15
Осадочные породы 0,25
Почва 0,3

 

И в настоящее время вопрос о том,   представляют ли те бактерии, которые мы можем выделить в лабораторных условиях,  экологически значимые виды  типично почвенных бактерий,  является исключительно важным. Поэтому таксономическая характеристика почвенных бактерий не была очень популярной темой до  80-х годов.

Наши знания о разнообразии микроорганизмов существенно улучшились за последние 2-3 десятилетия. В основном это произошло благодаря  молекулярно-биологическим филогенетическим исследованиям, которые позволяют объективно устанавливать степень родства различных организмов. Филогенетическое дерево,  основанное на знаниях о последовательностях генов, является той основой, с помощью которой можно более внятно сформулировать расплывчатую концепцию биоразнообразия.

И хотя  еще предстоит уточнить даже общие очертания филогенетического древа прокариот, начинают проявляться общие направления, которые заставляют  пересмотреть общие представления  о разнообразии прокариот и их распространении в окружающей среде.

За последнее десятилетие число выделяемых бактериальных отделов увеличилось более, чем в 3 раза (до 40), в значительной степени из-за неселективных молекулярно-филогенетических исследований сообществ, выделенных из различных образцов окружающей среды. Эти анализы основывались на 16S рРНК последовательностях, определенных после клонирования  выделенной ДНК, или после  ее амплификации в ходе ПЦР.  Древо филогенетических расстояний было построено при обработке данных о более, чем 8000 последовательностях генов 16S рРНК.  Хотя на этом рисунке вы видите всего 36 отделов, уже есть несколько последовательностей, отличающихся от этих, которые вполне возможно будут выделены в отдельные отделы. Т.е. строго говоря, даже сейчас число отделов перевалило за 40. Многие отделы имеют лишь рабочие названия.  Большая часть отделов содержат мало, или вовсе не содержат культивируемых представителей.

Еще традиционными методами культивирования было показано, что некоторые бактерии являются космополитами, т.е. очень широко распространены по самым различным биоценозам, в то время как другие бактерии строго ограничены определенным типом местообитание. Молекулярно-экологические методы в принципе подтвердили  и расширили это представление.

Например, последовательности  некоторые отделов были выявлены в широком спектре различных местообитаний, т.е. их обладатели, по всей видимости, являются космополитами и, что очень важно с точки зрения химической экологии, обладают широким спектром метаболических реакций.  Некоторые из таких отделов космополитов были хорошо известны и по традиционным исследованиям, другие же, например, недавно выявленный отдел  Acidobacterium, были мало или вообще неизвестны. Например, альфа-группа протеобактерий составляет более 75%  всех видов в почве, морских и пресных водоемах,  сточных водах, и от 25 до 75% в  подпочве,   в сильно загрязненных местообитаниях, в геотермальных источниках.  Если говорить про почву, то основные ее прокариотические обитатели относятся  к протеобактериям актинобактериям, веруккомикробы и ацидобактериям. Но и остальные также представлены.

Грибы

В почве встречаются практически все основные виды грибов – мы ходим по огромному количеству и большому физиологическому и морфологическому разнообразию почвенных грибов. Размеры их варьируют от  одноклеточных с сухим весом клетки  менее 1* 10-12 грамма, в котором тяжи одного микроорганизма занимают площадь около 15 га и отдельный организм весит 1*107 грамма, т.е. 10 тонн (1992 год, журнал Nature).

Следует заметить, что трудно отделить собственно почвенные грибы от грибов, попадающих туда вместе с надземными частями растений, или компонентов лишайников.

Если в 1980 году было описано 450 видов грибов, то сейчас чуть менее 15 000 видов встречается в почве – это из общего числа в 1,5 млн видов грибов (1991).

Простейшие, нематоды и микроартроподы

Почвенная биота состоит из очень разноообразных и активных ансамблей организмов, регулирующих процессы разложения органического вещества  и круговорот питательных элементов и изменяющих физические свойства почвы. Пищевое поведение почвенных беспозвоночных влияет на функционирование бактерий и грибов и регулирует таким образом  потоки энергии и питательных элементов в детритных пищевых цепях.

Простейшие. К ним относятся голые амебы (20 мкм), инфузории (30 мкм), жгутиконосцы (10 мкм) и раковинные амебы (тестации, 100 мкм).  Простейшие составляют небольшой процент от всей биомассы почвенных беспозвоночных животных, они могут перерабатывать значительное количество поступающего в почву растительного вещества и большую часть биомассы бактерий и грибов. Роль  простейших в почвенных экосистемах можно суммировать как 1) регулирование  размеров и состава сообществ бактерий и грибов, 2) ускорение оборота  биомассы микроорганизмов, органического вещества и питательных элементов и 3) транспорт, т.е. распространение бактерий по новым микрозонам (субстратам).

Количество простейших в почве сильно  зависит от состава почвы  — в глинистой почве 108, а в суглинистой – 200*109 клеток/м2, соответственно. С глубиной почвы их количество также снижается – от 106 клеток/м2 на глубине 10 см, до всего 100 клеток/м2 на глубине около 1 м. Но они могут жить и на больших глубинах – жизнеспособные клетки обнаруживали на глубине 7 м от поверхности. Размеры их популяций сильно варьируют.

Нематоды. Размеры нематоды имеют такие же, как простейшие – 30-100 мкм. По общей биомассы нематоды обычно уступают простейшим. Нематоды играют очень важную роль в минерализации питательных элементов из растительного и почвенного органического вещества: они выделяют больше питательных элементов, чем простейшие. Вклад нематод в общую биомассу больше на песчаных почвах (0,6%), чем суглинистых или глинистых почвах (0,3-0,1% от общей биомассы микроорганизмов). Питаются бактериями и растениями.

Микроартропод имеют сегментированный экзоскелет, подобный насекомым; в почве встречаются коллемболы (до 5 мм) , клещи и протуры.  Плотность популяции может быть до 300 000 на м2. До 95% от всех них составляют коллемболы и клещи.

Микроскопические  водоросли

Микроскопические водоросли  встречаются в тех местах на поверхности почвы, куда попадает достаточно световой энергии для осуществления фотосинтеза. В некоторых почвах водорослевые пленки являются основными поставщиками органического вещества в почву. Вокруг них формируются консорциумы микроорганизмов, потребляющих синтезированное ими органическое вещество.

Вирусы

По некоторым оценкам, общее число бактерий на планете составляет порядка 1030, и по меньшей мере столько же насчитывается вирусов (бактериофагов), атакующих бактерии. В почве влияние вирусов на численность и состав прокариотического сообщества практически мало изучены. Однако вполне возможно, что паразитическая деятельность вирусов может иметь важное  значение для многих опосредуемых почвенными бактериями процессов биогеохимических циклов и, таким образом, в целом иметь глобальное значение (см. разделы про донные отложения и водные экосистемы). Фаги являются также очень важным инструментом переноса генетического материала, и предсказание их поведение в естественных экосистемах очень важно.

Медицинский центр «Формед» | Иммунная система – армия на страже нашего здоровья

Иммунная система (от лат. immunitas –неприкосновенность)  — одно из блестящих творений живой природы. Она совершенствовалась миллионы лет, но только у человека достигла наивысшего развития. Наша иммунная система способна удивительно быстро и точно распознавать генетически чужеродные вещества (так называемые антигены), не допускать их проникновения во внутреннюю среду организма, а если это все-таки произошло —  разрушать и выводить их. Чужеродными могут быть бактерии, микроскопические грибы, вирусы, пересаженные почка или сердце, или даже клетки собственного тела, утратившие свои нормальные характеристики и являющиеся потенциальными источниками рака. Иммунная система тщательно патрулирует их появление, то есть осуществляет надзор за постоянством внутренней среды организма.

Значение иммунитета переоценить трудно. Способность противостоять вредным влияниям из внешней среды формировалась у человека в процессе длительной эволюции. Будущему «царю природы» приходилось постоянно встречаться с разнообразными микробами и отражать их,  нередко, враждебное действие. В то же время в организме человека, на его внешних и внутренних поверхностях всегда обитали «собственные», полезные микроорганизмы, принимающие активное участие в жизненно важных процессах, например, в пищеварении. Выстроить и гармонизировать сложные отношения человеческого организма как с «собственной», так и «чужеродной» микрофлорой помогла именно иммунная система. Её поведение сродни тонкой дипломатии, направленной на установление добрососедских, взаимовыгодных отношений с окружающей живой природой. В то же время, если иммунный контроль ослабевает или факторы внешней среды становятся более агрессивными, мирные отношения могут смениться на вооруженные конфликты в самом широком диапазоне: от локальных, например, гнойничка на коже, до масштабных столкновений с развитием тяжелых и даже смертельных заболеваний. Таким образом, иммунную систему можно сравнить с  хорошо организованной «армией», основным оружием которой является слаженный и совершенный механизм —  иммунный ответ. Конечная цель иммунного ответа — выработка специфических защитных белков крови – антител, которые распознают чужеродные агенты (антигены) и уничтожают их.

Как же действует эта грозная армия, если «враг» у ворот?

Первой «линией обороны» от враждебных микроорганизмов выступают так называемые факторы неспецифической защиты. Они присутствуют в организме всегда, даже если он не подвергается негативному действию микробов. К ним относят кожу и слизистые оболочки, непроницаемые для большинства микроорганизмов, а также губительные для бактерий вещества слюны, крови, слезной жидкости, соляную кислоту и ферменты желудочно-кишечного тракта и т.д. Помимо этого, кожа имеет плотный верхний роговой слой, который постоянно обновляется — отшелушивается , а вместе с ним удаляется и множество микроорганизмов, способных вызвать болезнь. Следует помнить, что слизистые оболочки не имеют рогового слоя и более уязвимы, чем кожа, их проще повредить, и они значительно чаще поражаются микробами.

Если «враг» всё же проник в организм, это значит, что первая «линия обороны» с ним не справилась. И теперь его пытаются уничтожить «солдаты» иммунной системы – клетки — фагоциты (от греч. phagein – «пожирать»). Одни способны самостоятельно передвигаться в очаг борьбы (зону воспаления), захватывать и переваривать чужеродные агенты. Другие же, подобно фильтру, задерживают антигенные частицы, поступающие с током крови. Если микроб слабый, фагоциты сами справляются с «неприятелем». В этом случае тотальная мобилизация всех иммунных сил не требуется, и организм освобождается от излишних затрат защитных ресурсов, их истощения. Чем меньше усилий приложено для ликвидации микробов, тем легче протекает заболевание и быстрее наступает выздоровление. Поглощая и переваривая «чужака», фагоцит выделяет особые «сигнальные» вещества, которые мобилизуют главных «воинов» иммунной системы – клетки – лимфоциты.  Именно лимфоциты «запускают» иммунный ответ против конкретного инфекционного агента, проникшего в организм. Среди них различают Т- и В-клетки.

 Т-лимфоциты – «элитное войско» иммунной системы, состоящее из самостоятельных «подразделений быстрого реагирования». Они образуются и созревают в главном органе иммунитета – вилочковой железе или тимусе, находящемся в грудной клетке. Т-лимфоциты  — это и «разведчики», и «стражи» иммунной системы. Как только враг (бактерия, вирус) обнаружен, Т-клетки подают сигналы о нашествии другим клеткам – В-лимфоцитам. Для того, чтобы уничтожить врага, Т-лимфоциты разрабатывают целую военную стратегию: с одной стороны, они «подбадривают» В-клетки для выработки специфических «средств защиты», т.е. антител, а с другой способствуют возникновению специальных клеток памяти. Антитела – специальные белки, которые с удивительной точностью – как ключ, подогнанный к замку, — узнают тот чужеродный субстрат (антиген), против которого они направлены. Их образование идет в селезенке, лимфатических узлах, миндалинах и других органах, где есть лимфоидная ткань. Эти органы можно назвать «полем боя» нашей воинствующей иммунной цивилизации.  Клетки иммунологической памяти – это В-лимфоциты. При первой встрече они запоминают «чужака», а при последующем его появлении помогают организму отреагировать быстрее и эффективнее. Среди Т-лимфоцитов есть ещё один «отряд особого назначения» — клетки – убийцы или Т-лимфоциты- киллеры. Они узнают чужие клетки и уничтожают их. Интересно, что Т-киллеры убивают недруга не примитивным «выстрелом в лоб», а вынуждают его сделать себе…харакири. Подобное самоубийство носит название апоптоза – запрограммированной гибели чужой клетки – важнейшего защитного механизма иммунной системы. Т-киллеры постоянно отдают приказы не только «чужакам», но и своим «собратьям»: не способен различать чужеродные молекулы – умри, слишком сильно реагируешь на белки собственного организма – умри, тебя ранил вирус или повредили химические агенты – умри. Апоптоз по праву можно считать оружием бдительности иммунной системы.

Безусловно, враг не сдается без боя, и чужеродные микроорганизмы также стремятся приспосабливаться к направленному против них оружию – иммунитету. Поэтому иммунная система должна работать постоянно, защищая нас от внешней агрессии. Эта грозная армия стоит на страже самого главного — биологической индивидуальности организма. Она контролирует весь процесс развития клеток и тканей, не допуская ни малейших отклонений от заданной генетической программы. И если организм здоров – она всегда побеждает.

Когут Татьяна Александровна,
канд. мед. наук, врач-педиатр медицинского центра «Формед»

Page not found — Броздецкий В.С. Рабочие матeриалы.

Unfortunately the page you’re looking doesn’t exist (anymore) or there was an error in the link you followed or typed. This way to the home page.

  • Arduino
  • 3D
    • Начальные навыки
    • интересное
    • Танки
    • Архив работ
  • Из опыта
    • Технологии в обучении
    • AverMedia
    • AverMedia2
  • ФГОС
    • «Сингапурская методика»
    • Интеллект-карта
    • Возрастные особенности
    • УУД?
    • УУД в основной школе
    • УУД информатика и ИКТ
    • УУД биология 5-6 класс
    • Система оценивания
    • Уровни усвоения материала
    • Файлы
  • Лекции Педсовета
    • Ссылки
    • Людмила Ясюкова
  • LearningApps
    • Человек
      • Обмен веществ
    • Зоология
      • Членистоногие
      • Хордовые
    • Ботаника
      • Цветок
      • Многообразие растений
    • Информатика и ИКТ
      • Количество информации
      • Логика
      • Паскаль
      • БД и СУБД
      • Занимательные задачи
      • Устройство
    • Игры
    • Общая биология
  • Биология
    • Cсылки по биологии
    • Интересно
      • Документы ООН
    • Планирование
    • ФГОС и биология
    • Для учителя
    • Система оценивания
    • К уроку
      • Входной контроль
    • Библиотечка
    • ЕГЭ и ГИА литература
    • Видео к уроку
      • Анатомия, физиология
      • Растения и животные
      • Общая биология
    • 5 классы
      • Контроль
    • Ботаника
      • Справочные материалы
      • Контроль
      • Итоговый контроль
      • Тесты
    • Зоология
      • Справочные материалы
      • Итоговый контроль
      • Test
    • Биология человека
      • Контроль
      • Test
    • Общая биология(темы к ЕГЭ)
    • Схемы к уроку
    • Фото
    • Словарик
  • Общая биология
    • Поурочное планирование
    • ЕГЭ — 2012
    • ЕГЭ — 2013
    • Спецификация 2013
    • ЕГЭ. Диагностика и тренировки
      • Часть В
    • ГИА. Тренировки и диагностика
    • Введение в биологию
    • Химия клетки
    • Цитология
      • ________Ответы
    • Онтогенез
    • Генетика
      • ________ Ответы
    • Экология
    • Эволюция
    • Анатомия
      • _______ Ответы
    • Зоология
      • _______Ответы
    • Ботаника
      • _______Ответы
    • Оформление задач
      • Пример решения
  • Информатика и ИКТ
    • 11 классы
      • Модели и моделирование
    • 10 класс
    • 9 класс
      • Работа в электронных таблицах
    • 8 класс
      • Работа в электронных таблицах
      • Технология
      • Проектная деятельность
      • Проекты 2021
    • 7 класс
      • Работа в электронных таблицах
      • Проектная деятельность
    • 6 класс
    • 5 класс
      • Надомное обучение
    • Stereo
    • Файлы
    • Ссылки по Информатике
    • К уроку
    • Правила
    • Планирование
    • Система оценивания
    • Библиотечка
    • Задачи
      • Задачи на ввод-вывод
      • Задачи «на ветвление»
      • Задачи «на циклы»
      • Задачи «Массивы одномерные»
      • Задачи «Массивы двумерные»
      • Задачи на подпрограммы
      • Задачи на символьные переменные
      • Сортировка
      • Циклы
      • Интересные программы
    • Процедуры и функции
    • Рекурсии
      • Имитация работы цикла
    • Записи
    • Информация
    • Системы счисления
    • Логика
    • Методика
    • СПО в российских школах
    • Фотоархив
    • Олимпиада (Ярославль)
    • Подготовка к экзаменам
      • Задачи
      • Задания ЕГЭ
    • ЕГЭ_2015
      • Новая страница
    • Особенности ЕГЭ 2013
    • Задачи В5
      • Практика
      • Практика
      • Практика
      • Практика
      • Практика
      • Практика
    • Архив
    • Библиотечка
    • 2012
    • z2_2016
  • НОУ
    • Проекты
    • Архив хороших проектов
    • Учителю
  • Портфолио
  • Фото и видео
    • Видео
      • Учебное кино
    • Бёрдинг
      • Результаты участия
  • Робототехника
    • Описание
      • Часть 2
      • Часть 3
      • Часть 4
      • Часть 5

Что появилось раньше, клетки или вирусы?

Действительно ли люди являются вершиной эволюции или вирусы? В то время как мы развивались по пути все возрастающей сложности, вирусы модернизировались, успешно избавляясь от всех, кроме нескольких основных генов, говорится в исследовании, опубликованном в сентябре в журнале Science Advances .

Густаво Каэтано-Анольес и его коллеги из Университета штата Иллинойс пришли к такому выводу, впервые применив новый способ составления карты генеалогического древа микробов.Они обнаружили, что вирусы не эволюционировали первыми. Вместо этого вирусы и бактерии произошли от древней клеточной формы жизни. Но в то время как, как и люди, бактерии эволюционировали, чтобы стать более сложными, вирусы стали проще.

Сегодня вирусы настолько малы и просты, что даже не могут воспроизводиться самостоятельно. Вирусы несут только необходимую генетическую информацию, необходимую им для того, чтобы проникнуть внутрь клетки-хозяина и уговорить ее создать новые копии вируса. Вирус гриппа, например, имеет всего 14 генов, кодирующих белок.Поскольку вирусы обычно настолько просты, многие биологи даже не думали, что их можно классифицировать как форму жизни.

Но чуть более десяти лет назад наш взгляд на вирусы начал меняться. Французские ученые, изучавшие загадочный микроб, который выглядел как бактерия, но генетически сильно отличался от бактерий, поняли, что обнаружили гигантский вирус. Они назвали эту двойную бактерию «мимикрирующим микробом» или «мимивирусом».

И мимивирус был не только физически большим.Они показали, что он несет более 1000 генов — огромный геном для вируса, всего на несколько сотен генов меньше, чем у некоторых бактерий. С тех пор было обнаружено несколько гигантских вирусов, причем пандоравирусы содержат около 1100 генов.

Генетическая сложность этих чудовищных микробов пробудила интерес к давнему вопросу о вирусах — когда они впервые появились? Были ли вирусы эволюционной ступенькой к более сложной клеточной жизни? Или они появились позже? Вопрос острый.Состоящие из нескольких коротких нитей ДНК или РНК, обернутых в мягкую белковую оболочку, вирусы не превращаются в окаменелости. А без изучения палеонтологической летописи почти невозможно распутать их происхождение.

Чтобы попытаться ответить на вопрос об эволюции вирусов, Каэтано-Анольес разработал новый способ реконструкции генеалогического древа микробов и прослеживания бактерий и вирусов до их происхождения.

Ученые обычно создают эволюционные генеалогические деревья или «филогенетические деревья», сравнивая гены разных видов.Чем больше общих генов у двух организмов, тем теснее они связаны. Но эта техника позволяет отмотать назад только на миллион лет или около того. Еще немного, и ДНК мутирует настолько, что невозможно увидеть сходство между видами.

Каэтано-Анольес хотел вернуться к истокам жизни на Земле – примерно 3,5 миллиарда лет назад. Поэтому вместо того, чтобы сравнивать гены, его команда сравнила форму или «складки» белков. Белки — это высокоточные молекулярные машины: если вы измените их форму, вы нарушите их функцию.В то время как жизнь может мириться с непрерывным плавным дрейфом генетического кода, форма белка имеет решающее значение и поэтому эволюционирует гораздо медленнее. Отслеживание формы белка «уводит нас так далеко назад, насколько мы можем надеяться», — говорит Майкл Чарльстон, вычислительный биолог из Университета Тасмании.

Исследователи разработали алгоритмы для сравнения форм белков 3460 вирусов и 1620 клеток. Они обнаружили, что 442 белковые складки являются общими для клеток и вирусов, но 66 укладок уникальны для вирусов.

Чтобы разобраться в данных, команда объединила белковые складки в дерево, которое давало новую «ветвь» каждый раз, когда возникал новый тип белковой складки. Везде, где это было возможно, команда использовала ископаемые свидетельства, чтобы установить приблизительную дату появления определенных ветвей. Например, одна конкретная белковая складка впервые была обнаружена у цианобактерий (сине-зеленых водорослей), а позже появилась у всех ее потомков. Сравнив время, когда цианобактерии впервые появились в летописи окаменелостей (2,1 миллиарда лет назад) с тем, когда позже появились их потомки, они смогли установить, что эта конкретная складка появилась около 2 миллиардов лет назад.

Согласно генеалогическому древу микробов Каэтано-Анольса, вирусы древние, но они не были первой формой жизни. Фактически, его генеалогическое древо предполагает, что вирусы и бактерии имеют общего предка — полностью функционирующую самовоспроизводящуюся клетку, которая жила около 3,4 миллиарда лет назад, вскоре после того, как жизнь впервые появилась на планете. Из этой клетки бактерии эволюционировали в направлении возрастающей сложности, в то время как вирусы постепенно теряли гены, которые, по их мнению, были им не нужны — до тех пор, пока они больше не могли даже воспроизводиться самостоятельно.

Ключевой шаг в эволюционном пути вируса, по-видимому, произошел около 1,5 миллиарда лет назад — это возраст, в котором, по оценкам ученых, появились 66 специфичных для вируса белковых складок. Эти изменения касаются белков внешней оболочки вируса — механизмов, которые вирусы используют для проникновения в клетки-хозяева.

Для Чарльстона примечательным моментом в исследовании является то, сколько белков имеют сегодняшние бактерии и вирусы. «Я поражен мыслью, что эти белковые складки настолько консервативны», — говорит он.«Это действительно убедительное доказательство того, что у них есть общий предок».

Сегодня заманчиво думать о вирусах как о простых вредителях. Но «они не агенты разрушения», — говорит Каэтано-Анольес. Жизнь на Земле выглядела бы совсем по-другому без наших вирусных соплеменников. «Без них нас бы здесь не было», — говорит Джеймс Шапиро, микробиолог из Чикагского университета. Например, исследователи предполагают, что более 100 миллионов лет назад вирусная инфекция у примитивного млекопитающего загрузила ген, который помог эволюционировать плаценте.Синцитин — это белок, который вирусы используют для слияния клеток, чтобы переходить от одной клетки-хозяина к другой. У млекопитающих он сливает клетки плаценты с маткой, позволяя плоду получать питательные вещества от матери.

Что касается более абстрактного вопроса о том, можно ли считать вирусы жизнью, Каэтано-Анольес утверждает, что если вирусы произошли от живых клеток, то они все еще живы, но уникальным образом: когда вирусы заражают клетку, происходит воссоединение. полноценная живая система.

Джон Мэттик, молекулярный биолог и директор Института Гарвана в Сиднее, соглашается.«Люди говорят, что вирусы не являются свободноживущими. Но это философский вопрос — живем ли мы свободно?» он спросил. «Мы не можем жить без растений. Жизнь — это взаимосвязанная система».

Связанное чтение: Новое изображение раскрывает скрытые детали вирусов

Получайте обновления научных статей прямо на свой почтовый ящик.

Могут ли гигантские вирусы быть источником жизни на Земле?

Шанталь Абергель и Жан-Мишель Клавери привыкли находить странные вирусы.

Женатые вирусологи из Экс-Марсельского университета сделали на этом карьеру. Но питовирус, который они обнаружили в 2013 году в образце сибирской грязи, которая была заморожена более 30 000 лет, оказался более странным, чем они могли себе представить.

В мире микробов вирусы маленькие — заведомо маленькие. Питовируса нет. Самый большой из когда-либо обнаруженных вирусов, питовирус, массивнее даже некоторых бактерий. Большинство вирусов копируют себя, захватывая молекулярные механизмы своего хозяина.Но питовирус гораздо более независим, обладая некоторыми собственными механизмами репликации.

Относительно большое количество генов питовируса также отличает его от других вирусов, которые часто генетически просты — самые маленькие имеют всего четыре гена. Питовирус имеет около 500 генов, и некоторые из них используются для сложных задач, таких как создание белков, восстановление и репликация ДНК.

«Это так отличалось от того, что нас учили о вирусах, — сказал Абергель. (Также см. «Вирус, заражающий вирус, вызывает дебаты об определении жизни».»)

Ошеломляющая находка, впервые обнаруженная в марте, не просто расширяет представления ученых о том, чем может быть вирус. считали, что вирусы относительно поздно вступили на эволюционную стадию, появившись после появления клеток.

«Они полагаются на клеточный механизм, помогающий в их репликации, поэтому им нужна какая-то примитивная клетка, чтобы использовать этот механизм». сказал Джек Шостак, биохимик из Гарвардского университета и лауреат Нобелевской премии.Другими словами, вирусы высасываются из клеток, поэтому без клеток вирусы не могут существовать.

Но некоторые ученые говорят, что открытие гигантских вирусов может перевернуть этот взгляд на жизнь с ног на голову. Они предполагают, что предки современных вирусов, далеко не отстающие в эволюции, могли предоставить сырье для развития клеточной жизни и помочь разнообразить ее разнообразие организмов, населяющих каждый уголок планеты.

«Эти гигантские вирусы — прекрасный пример того, как мир простых вирусоподобных элементов может эволюционировать в нечто гораздо более сложное», — сказал Юджин Кунин, специалист по вычислительной биологии из Национального института здравоохранения.Кунин описал свою теорию вирусного происхождения жизни в статье, опубликованной в июне в журнале Microbiology and Molecular Biology Reviews.

Он и другие собирают доказательства того, что вирусоподобные элементы стимулировали несколько наиболее важных этапов возникновения жизни: эволюцию ДНК, образование первых клеток и разделение жизни на три домена — археи, бактерии и эукариоты. Археи и бактерии — все одноклеточные организмы, а эукариоты возникли после древнего слияния археи и бактерии.

Преобладающие теории происхождения вирусов предполагают, что они возникли либо из дегенеративных клеток, утративших способность к самостоятельной репликации, либо из генов, вырвавшихся из своих клеточных границ.

Гигантские вирусы, впервые описанные в 2003 году, начали менять образ мышления некоторых ученых. Эти новые сущности представляли собой совершенно новый вид вируса. Действительно, первый образец, выделенный из амебы, живущей в градирне в Англии, был настолько странным, что ученым потребовались годы, чтобы понять, что у них было.

Сначала они предположили, что аморфный шарик был бактерией. Он был примерно такого же размера, как и другие бактерии, и превратился в блестящий индиго при окрашивании химическим веществом, которое прилипает только к некоторым бактериям. Однако, как бы они ни старались, даже команда первоклассных британских микробиологов не смогла вырастить организм в лаборатории. Поскольку многие виды бактерий трудно, если вообще возможно, вырастить в лаборатории, ученые не особо задумывались об этом и поместили образец в морозильную камеру.

Почти десятилетие спустя любопытный аспирант из Англии отнес образцы организма Дидье Раулю, микробиологу из Франции, специализирующемуся на трудно выращиваемых бактериях.Он посмотрел на каплю, только на этот раз через мощный электронный микроскоп. Как назло, Абергель и Клавери сотрудничали с ним в другом проекте. Они сразу же распознали вирусоподобную форму организма — представьте себе 20-гранный кубик, каждая грань которого — треугольник, — хотя образец был в несколько раз больше, чем любой из виденных вирусов.

Когда Абергель и Клавери изучили геном вируса, они обнаружили, что он содержит почти тысячу генов — столько же, сколько у некоторых бактерий.Ученые назвали его мимивирусом, что означает «подражание вирусу MIcrobe», потому что амебы, по-видимому, ошибочно принимают его за свою типичную бактериальную пищу.

Гигантский, но незамеченный

Абергель и Клавери подозревали, что гигантские вирусы изобилуют в природе, но остаются незамеченными из-за своего размера. Они взяли образцы воды, наполненной амебами, почти в каждом месте, которое посетили. В двух образцах — одном из ручья в Мельбурне, Австралия, и одном, взятом у побережья Чили, — они обнаружили еще более крупный вирус, растущий в амебах, который они назвали пандоравирусом и описали в исследовании, опубликованном в журнале Science в прошлом году.(См. также: «Найден самый большой вирус, может быть четвертой областью жизни?»)

«Мы повторили каждый эксперимент десять раз, потому что этот вирус был таким странным», — сказал Абергель. «Мы продолжали думать, что совершили ошибку».

С ошеломляюще большим количеством генов, примерно 2500, пандоравирус, казалось, предвещал совершенно новый класс вирусной жизни. «Более 90 процентов его генов не походили ни на что другое, найденное на Земле», — сказал Абергель. «Мы открывали ящик Пандоры и понятия не имели, что может быть внутри.

Затем, несколько месяцев назад, они обнаружили питовирус, который превосходит по размеру даже пандоравирус и обладает столь же странными генами. Эти причудливые гены сразу же натолкнули ученых на мысль о происхождении гигантских вирусов. Поскольку гены питовируса так отличались от всего остального ученые видели, казалось возможным, что предки гигантских вирусов эволюционировали в начале истории жизни

Эта идея, однако, противоречила общепринятому мнению, что вирусы эволюционировали намного позже.Гигантские вирусы предоставляют прекрасную возможность изучить эволюцию вирусов, поскольку они лишь отдаленно связаны с другими вирусами и дают до сих пор невиданную перспективу эволюции вирусов. Но когда именно появились вирусы — до или после развития клеточной жизни? (См. «Древняя вирусная ДНК дает стволовым клеткам способность к трансформации».)

Вирусный мир

Кунин твердо стоит в лагере «до». Согласно его теории, получившей название «Вирусный мир», предки современных вирусов появились, когда вся жизнь была еще плавающей смесью генетической информации, аминокислот и липидов.Самые ранние фрагменты генетического материала, вероятно, были короткими фрагментами РНК с относительно небольшим количеством генов, которые часто паразитировали на других плавающих фрагментах генетического материала, чтобы создавать собственные копии. Эти голые кусочки генетической информации обменивались генами на первобытном генетическом блошином рынке, присваивая второстепенные элементы из других элементов и отбрасывая гены, которые больше не были нужны.

Со временем, утверждает Кунин, генетические элементы паразитов перестали воспроизводиться сами по себе и превратились в современные вирусы, которые халтурят от своих клеточных хозяев.Гены, на которых они паразитировали, начали развивать различные типы генетической информации и другие барьеры, чтобы защитить себя от генетических нахлебников, которые в конечном итоге превратились в клетки.

Теория мира вирусов тесно связана с теорией мира РНК, согласно которой жизнь сначала развилась в виде небольших фрагментов РНК, которые постепенно превратились в сложные организмы, несущие ДНК. Теория вирусного мира соглашается с тем, что генетический материал жизни зародился как РНК. Но она отличается тем, что утверждает, что предки вирусов эволюционировали раньше клеток.

Сторонники указывают на несколько улик. Во-первых, разнообразие вирусов намного превышает разнообразие клеточной жизни.

«Там, где лежит разнообразие, лежит происхождение», — сказал Валериан Долья, вирусолог и биолог клеток растений из Университета штата Орегон, который сотрудничает с Кунином. (См. больше изображений вирусов.)

Согласно этой точке зрения, если бы вирусы развивались из клеток, они должны были бы быть менее разнообразными, поскольку клетки содержали бы весь набор генов, доступных вирусам.Это повторяющаяся тема в эволюционной биологии: одна из причин, по которой мы знаем, что люди произошли в Африке, заключается в том, что генетическое разнообразие среди жителей этого континента намного больше, чем где-либо еще. Если эта модель разнообразия верна для людей, сказал Должа, нет никаких причин, по которым она не может быть верна и для вирусов.

Вирусы также более разнообразны, когда дело доходит до размножения. «У клеток есть только два основных способа репликации своей ДНК», — сказал Патрик Фортерре, вирусолог из Университета Париж-Юг.«Один встречается у бактерий, другой — у архей и эукариот». По его словам, у вирусов, с другой стороны, есть гораздо больше методов.

Фортерре предполагает, что вирусы эволюционировали после примитивных клеток, но до современных клеток. Некоторые из вирусов, поражающих три разных домена жизни, имеют несколько одинаковых белков, что позволяет предположить, что они могли развиться до того, как жизнь разделилась на эти три ответвления. (Читайте сообщение в блоге: «Бесконечность вирусов».)

Фортерре еще предстоит идентифицировать какой-либо из этих белков в клеточной жизни, за исключением фрагмента ДНК, который явно является результатом вставки вирусных генов.

«Вирусы должны были существовать до появления последнего универсального общего предка всего живого на Земле», — сказал Фортерре.

Жив или нет?

Гигантские вирусы еще больше затуманили определение того, что значит быть живым. Согласно стандартному определению, традиционные вирусы не являются живыми, потому что им не хватает механизмов для репликации своих генов, и они должны красть те, которые находятся в их клеточных носителях.

Но гигантские вирусы, похоже, находятся где-то между бактериями и вирусами — живыми и нет.У них есть некоторые гены, участвующие в репликации, что указывает на то, что когда-то они могли быть свободноживущими организмами, которые превратились в вирусы.

Некоторые исследователи говорят, что это означает, что они заслужили свою собственную ветвь на древе жизни, создав четвертый домен, который оставил бы остальные три — археи, бактерии и эукариоты — практически нетронутыми. Идею гигантской вирусной ветви также поддерживает их генетическая странность: гигантские вирусы имеют необычные гены, которых нет в других ветвях дерева.

Несмотря на свои необычные гены, гигантские вирусы были сгруппированы в более крупное семейство вирусов, известное как ядерно-цитоплазматические крупные ДНК-вирусы, в которое входит оспа. Гигантские вирусы намного сложнее, чем оспа, поэтому ученые изначально думали, что они эволюционировали позже, чем их более традиционные вирусные собратья. Но более поздняя работа указывает на то, что эти вирусы также возникли очень рано в истории жизни.

Густаво Каэтано-Анольес, специалист по биоинформатике из Университета Иллинойса, Урбана-Шампейн, проследил эволюционную историю белков, обнаруженных в нескольких гигантских вирусах, в исследовании 2012 года, опубликованном в журнале BMC Evolutionary Biology.

Его работа показывает, что эти вирусы «представляют собой форму жизни, которая либо предшествовала, либо сосуществовала с последним универсальным общим предком», самым последним организмом, от которого произошли все другие организмы на Земле. Если гигантские вирусы так же стары, как подсчитал Каэтано-Анольес, последствия ошеломляют. Это означает, что гигантский вирус или один из его предков существовал до появления других видов жизни и, возможно, сыграл важную роль в формировании жизни, какой мы ее знаем. Это может означать, что вирусы являются одной из доминирующих эволюционных сил на этой планете и что каждый организм имеет глубокое вирусное прошлое.(Читайте «Маленький, маленький мир» в журнале National Geographic.)

Шостак согласен с Куниным и другими в том, что вирусы были мощной эволюционной силой и что они эволюционировали раньше, чем считали ученые. Однако он различает паразитические генетические элементы (небольшие фрагменты генетического материала, которые используют другие фрагменты генетического материала для создания своих копий), которые, по его мнению, вероятно, присутствовали до развития клеток, и настоящие вирусы, которые не могут существовать без них. клетки.

«Всякий раз, когда вы смешиваете кучу небольших молекул РНК, вы получаете кучу паразитных последовательностей, которые ни на что не годятся, кроме как на создание своих копий быстрее, чем что-либо еще», — сказал Шостак. Чтобы эти последовательности стали похожи на современные вирусы, им нужно паразитировать на живой клетке, а не просто на другой цепи РНК.

Доля не соглашается, говоря, что клетки не могли бы развиваться без вирусов. «Чтобы перейти от РНК к ДНК, вам нужен фермент, называемый обратной транскриптазой», — сказал Долья.«Он встречается только в таких вирусах, как ВИЧ, а не в клетках. Так как же клетки могут начать использовать ДНК без помощи вируса?»

Однако Абергель и Клавери считают, что вирусы возникли из клеток. В то время как Фортерре и его сотрудники утверждают, что уникальные гены, обнаруженные в гигантских вирусах, являются признаком того, что они эволюционировали раньше, чем современные клетки, Абергель и Клавери предлагают другое объяснение: гигантские вирусы могли развиться из линии клеток, которая сейчас вымерла.

Согласно этой теории, предок гигантских вирусов потерял способность размножаться как независимая форма жизни и был вынужден полагаться на другие клетки для копирования своей ДНК.Части генов этих древних клеток сохранились в современных мимивирусах, пандоравирусах и питовирусах, что объясняет уникальные гены, обнаруженные в этой группе. «У жизни не было одного-единственного предка, — сказал Клавери. «Было много клеточных организмов, которые соревновались, и был один победитель, который лег в основу жизни, какой мы ее знаем сегодня».

Маловероятно, что споры о том, когда и как впервые появились вирусы, когда-либо будут разрешены — такова природа попыток ответить на вопрос, история которого со временем поблекла.Но Абергель и Клавери продолжают верить, что гигантские вирусы будут ключом к любым ответам, которые появятся.

Пара охотится за еще более крупными и странными итерациями, которые, как они надеются, раскроют эволюцию не только гигантских вирусов, но, возможно, и всех вирусов.

«Куда бы мы ни посмотрели, мы находим гигантские вирусы», — сказал Клавери. «Либо мы гениальны, либо эти штуки повсюду».

Подписывайтесь на Кэрри Арнольд в Твиттере и читайте ее посты в журнале Weird & Wild от National Geographic.

Эта статья первоначально была опубликована в журнале Quanta Magazine, редакционно независимом подразделении сайта SimonsFoundation.org, чья миссия состоит в том, чтобы повысить общественное понимание науки, освещая исследовательские разработки и тенденции в математике, физических науках и науках о жизни.

Происхождение вирусов, интерактивная временная шкала

Мы живем на планете вирусов. Это заявление могло показаться слишком провокационным, когда в 2011 году журналист Карл Циммер использовал его в качестве отправной точки для своей книги «Планета вирусов ».Сейчас, в 2020 году, это может показаться предвестником, после того как новый коронавирус SARS-CoV-2 успел заразить людей и быстро распространиться по миру, вызвав пандемию, изменившую всю нашу жизнь. Но независимо от того, звучит ли это утверждение провокационно или пророчески, оно все более научно обосновано.

Недавнее исследование оценивает количество отдельных вирусов на Земле в 10 квинтиллионов (единица с 31 нулем: 1031). Это делает их не только самым распространенным типом организмов на нашей планете, но и вирусов в нашем мире гораздо больше, чем звезд во всей Вселенной.Другое недавнее исследование ставит эту перенаселенность в более человеческом масштабе: каждый день на каждый квадратный метр поверхности Земли падает в среднем 800 миллионов вирусов (прикрепленных к частицам пыли). Они действительно повсюду, в каждой наземной или морской экосистеме и даже на много метров под землей, в странных пещерах, полных гигантских кристаллов. Все пропитано этими крошечными организмами, о существовании которых мы не знали до 121 года назад, потому что их нельзя увидеть в оптические микроскопы. «На протяжении тысячелетий мы знали о вирусах только по их влиянию на болезнь и смерть.До недавнего времени [в конце 19 века] мы не знали, как соединить эти эффекты с их причиной», — говорит Циммер в своей успешной книге, написанной для читателей, заинтересованных в изучении вирусологии.

«Вирусы — невидимые, но динамичные игроки в экологии Земли. Они перемещают ДНК между видами, обеспечивают новый генетический материал для эволюции и регулируют огромные популяции организмов», — объясняет Джуди Даймонд, директор проекта «Мир вирусов». «Когда вы думаете о том, как каждое животное, растение и микроб формировалось в ходе эволюции, нужно учитывать важную роль, которую играют крошечные и мощные вирусы.По словам этого исследователя, вирусология может помочь нам не только бороться с этой и будущими пандемиями, но и понять нашу эволюцию.

Интерактивная хронология: открытие вирусов

[+] Смотреть в полноэкранном режиме

 

Между тем сама эволюция вирусов представляет собой загадку. Их определение приводит нас к классической дилемме «курица или яйцо». Вирусы — экстремальные внутриклеточные паразиты; другими словами, они способны размножаться только в том случае, если они проникают в клетку живого существа и берут под контроль ее биологические механизмы, превращая ее в фабрику по производству вирионов — отдельных вирусных частиц, которые в основном состоят из нескольких генов ( в виде ДНК или РНК), окруженных защитной капсулой из белков.Открытие такого состава и формы размножения вирусов привело нас к тому, что мы стали рассматривать их как «грабителей клеточных генов», понимая их происхождение как побочные продукты геномов клеток бактерий, грибов, растений, животных и других живых организмов. что они заражают. Тогда их эволюция будет объяснена тем фактом, что в этом процессе размножения вирусы рекрутируют гены из инфицированной клетки.

Три большие идеи для решения головоломки

Этот традиционный взгляд на эволюцию вирусов недавно столкнулся с серьезным противоречием.Большинство белков известных нам вирусов не имеют своего эквивалента в клетках известных нам живых организмов, что позволяет предположить, что они могли возникнуть в очень примитивных клетках до LUCA («последний универсальный общий предок», от от которого произошли все живые существа сегодня). Происхождение вирусов очень трудно установить, потому что, среди прочего, они не образуют окаменелостей. Поэтому все, что мы можем сделать, это применить методы молекулярной биологии для изучения их генов.Эти исследования привели к трем основным объяснениям:

  • редукция гипотеза: изначально вирусы были разновидностью мелких клеток, паразитировавших в более крупных клетках. Со временем они потеряли гены, сохранив те, которые необходимы для паразитизма. Нечто подобное происходит с некоторыми бактериями из родов Rickettsia и Chlamydia , которые могут размножаться только внутри клеток-хозяев.
  • побег гипотеза: вирусы могли возникнуть из фрагментов генетического материала в клетках, которые из них ускользнули.Открытие транспозонов (также известных как «прыгающие гены») Барбарой МакКлинток в 1950 году помогает нам понять биомолекулярные механизмы, с помощью которых это может происходить.
  • коэволюция гипотеза: вирусы могли возникнуть из сложных биомолекул (белков и нуклеиновых кислот) одновременно с появлением самых примитивных клеток и с тех пор зависят от них. Вирусы и клетки эволюционировали вместе с самого начала.

До сих пор не удалось доказать, что одна из этих трех гипотез верна, и все они так или иначе противоречат определению или составу вирусов.Сравнительное изучение вирусных и клеточных геномов пока не помогло прояснить происхождение вирусов, но начал формироваться консенсус вокруг идеи о том, что вирусы являются предками и предшествуют разделению жизни на три домена. Также кажется ясным, что — в отличие от клеточной жизни, которая полностью исходит от LUCA — современные вирусы не имеют одного-единственного общего предка, а появлялись несколько раз в ходе эволюции с помощью одного или нескольких механизмов, изложенных в этих трех гипотезах.

 

Гигантский мимивирус с двумя спутниками-вирофагами, которые не поддаются определению вирусов. Авторы и права: Сара Дюпончел и Матиас Г. Фишер

Как бы то ни было, эти открытия заставляют нас думать о вирусах как о чем-то большем, чем просто крошечная невидимая угроза нашему здоровью и образу жизни; более того, они необходимы для жизни на Земле и ее эволюции. Они являются богатым источником генетического разнообразия. Вирусы развиваются намного быстрее, чем любой другой организм, поэтому, заражая живые существа, на которых они паразитируют, они также получают доступ к новому генетическому материалу, который может помочь им адаптироваться и выжить.Биологи-эволюционисты начинают признавать, что успехи в науке вирусологии, таким образом, должны дать нам новые ключи к происхождению жизни и эволюции.

Франсиско Доменек
@fucolin

Исследование транскриптома выявило спектр РНК-содержащих вирусов в примитивных растениях

Abstract

Текущие знания о вирусах растений основаны главным образом на вирусах, поражающих экономически важные растения. Тем не менее, культивируемые виды растений представляют собой небольшое и предвзятое подмножество царства растений.Здесь мы описываем разнообразие и численность вирусов на основе обзора 1079 транскриптомов видов всего царства растений (Archaeplastida) путем анализа данных из открытых источников Инициативы «Тысяча транскриптомов растений» (1KP). Мы идентифицировали 104 потенциально новых вируса, из которых 40% состояли из одноцепочечных РНК-вирусов с положительным смыслом восьми порядков, включая представителей Hepelivirales , Tymovirales , Cryppavirales , Martellivirales и Picornavirales

4.Треть недавно описанных вирусов состояла из двухцепочечных РНК-вирусов из порядков

Durnavirales и Ghabrivirales . Остальные представляли собой РНК-вирусы с отрицательным смыслом из Rhabdoviridae , Aspiviridae, Yueviridae, Phenuiviridae и недавно предложенного Viridisbunyaviridae. Наш анализ значительно расширяет известный диапазон хозяев из 13 семейств вирусов, включая низшие растения (например, Benyviridae и Secoviridae ) и четырех семейств вирусов, включая водорослей-хозяев (например, Secoviridae ).g., Tymoviridae и Chrysoviridae) . Открытие первого белка движения 30 кДа в несосудистом растении предполагает, что приобретение белков движения растительного вируса произошло до появления сосудистой системы растения. Однако в более широком смысле анализ кофилогенеза показал, что эволюционная история этих семейств в значительной степени определяется событиями межвидовой передачи. В совокупности эти данные подчеркивают, что многочисленные семейства РНК-вирусов связаны с более старыми эволюционными линиями растений, чем считалось ранее, и что дефицит РНК-вирусов, обнаруженных на сегодняшний день у низших растений, вероятно, отражает отсутствие исследований, а не их отсутствие.

Важность Наши знания о вирусах растений в основном ограничены вирусами, заражающими экономически важные виды-хозяева. В частности, мы мало знаем о тех вирусах, которые заражают примитивные линии растений, такие как папоротники, ликофиты, мохообразные и харофиты. Чтобы расширить это понимание, мы провели широкомасштабное вирусное исследование видов во всем царстве растений. Мы обнаружили, что примитивные растения содержат большое разнообразие РНК-содержащих вирусов, в том числе достаточно дивергентных, чтобы составить новое семейство вирусов.Обнаруженный нами примитивный виром растений дает ключевое представление об истории эволюции основных модулей генов вирусов растений и сегментов генома. В более широком смысле в этой работе подчеркивается, что нехватка вирусов, обнаруженных на сегодняшний день у этих видов, вероятно, отражает отсутствие исследований в этой области.

1. Введение

Вирусы являются причиной почти 50% всех новых болезней растений (1). Исторически сложилось так, что идентификация и характеристика вирусов были сосредоточены на патогенных вирусах, которые заражают виды, имеющие экономическое значение, при этом 69% современной фитовиросферы — общего набора вирусов в царстве растений — обнаружены в культурных видах растений, хотя они представляют менее 0.17% всего известного растительного разнообразия (2, 3). Важно отметить, что появление технологии метагеномного секвенирования позволяет проводить комплексный скрининг растительных тканей на наличие новых и известных вирусов (4). Несмотря на это, разнообразие вирусов в подавляющем большинстве растений остается неизведанным (5).

Наша способность делать выводы о происхождении и диверсификации фитовиросферы на основе геномных данных требует наличия адекватных образцов вирусов в царстве растений. Несколько ключевых групп растений были крайне недопредставлены или отсутствовали в предыдущих исследованиях фитовиросферы, включая зеленые водоросли (за исключением хлорофитов), низшие растения, голосеменные и несколько отрядов покрытосеменных растений (5, 6).Улучшение знаний в этих группах, несомненно, поможет раскрыть эволюционную историю линий растительных вирусов. Например, анализ эволюционной истории вирусов от предков водорослей может выявить глубокие связи, которые сформировали траекторию эволюции растений, в том числе то, как ключевые эволюционные переходы растений, такие как выход на землю, сформировали современный виром наземных растений (5). Точно так же с помощью широкого отбора проб в царстве растений мы можем получить более четкое представление о приобретении вирусов в результате межвидовой передачи от связанных с растениями организмов, таких как беспозвоночные, грибы или простейшие (5).

Большинство (68%) задокументированных в настоящее время родов вирусов растений имеют геномы одноцепочечной РНК (+ssRNA) с положительным смыслом, и большая часть разнообразия вирусов известна только для покрытосеменных растений (7) (рис. 1). В настоящее время у голосеменных обнаружено 16 вирусов, принадлежащих к 12 семействам вирусов (8–12). За исключением нескольких вирусов, обнаруженных в папоротниках, мы мало знаем о разнообразии вирусов плауновых, мохообразных и харофитов, которые вместе охватывают около 27 000 видов (13–16) (рис. 1).Частичный анализ опубликованных данных транскриптома выявил гомологи канонической РНК-вирусной РНК-зависимой РНК-полимеразы (RdRp) в водорослях, некоторых низших растениях и голосеменных (17). Однако еще предстоит определить, напоминают ли вирусы, поражающие пресноводные водоросли, в том числе Zygnematophyceae предков наземных растений, вирусы, поражающие покрытосеменные, или вирусы зеленых водорослей (хлорофитов), в которых преобладает двухцепочечная ДНК (дцДНК). вирусы, особенно из Phycodnaviridae (18).На сегодняшний день в пресноводных водорослях идентифицированы два вируса +ssRNA, родственные бенивиридам (19, 20). В отличие от Chlorophyta, для Charophyta характерны плазмодесмы и гомологи ключевых компонентов врожденной иммунной системы наземных растений, оба из которых предположительно объясняют отсутствие двухцепочечных ДНК-вирусов у наземных растений (5, 21, 22). Для эффективной проверки этих идей требуется понимание вирусов, заражающих Charophyta и другие низшие растения.

Рисунок 1.

(A) Филограмма состава вируса в образцах инициативы «Тысяча транскриптомов растений» (1KP). Обилие вирусов, связанных с растениями, суммировали для каждого вида растений и нормализовали с использованием трансформации Бокса-Кокса. Высота каждого столбца представляет собой процент прочтений вируса, обнаруженных у каждого вида растений (после удаления прочтений-хозяев). Клады растений помечены и различаются оттенками серого. В качестве основы для этого дерева было использовано дерево 1КП АСТРАЛ (30).Аннотации клады и численности были добавлены с помощью веб-инструмента Interactive Tree of Life (iTOL) (109). (B) Фитовиросфера через Plantae и Phaeophyceae . Схематическое дерево эволюции основных групп растений. Каждая полоса представляет общее количество вирусов, формально или вероятно связанных с каждой группой хозяев, и окрашена в соответствии с составом вирусного генома. Общее количество вирусов для каждой группы растений плюс количество вирусов, обнаруженных в этом исследовании, также показано в конце каждого столбца.Базы данных вирусов Virus-Host (38) и NCBI (110) в сочетании с литературным поиском использовались для подсчета количества вирусов. Ветви родословной нарисованы не в масштабе. Насколько нам известно, вирусы у глаукофитов не обнаружены. Изображения растений и водорослей были получены с сайта BioRender.com или нарисованы в Adobe Illustrator (https://www.adobe.com). *Транскриптомные каркасы из библиотек, принадлежащих этим группам хозяев, имели гомологию с вирусом RdRps и были частично проанализированы, но не собраны и не депонированы в GenBank (17).

Извлечение транскриптома стало недорогим и эффективным методом обнаружения вирусов, который использует предыдущие инвестиции (23–29). С этой целью мы изучили данные транскриптома, полученные в рамках инициативы One Thousand Plant Transcriptomes Initiative (1KP), используя поиск гомологии последовательностей известных вирусов растений. Проект 1KP представляет собой основной неиспользованный источник данных транскриптома, выбранных полиА, для обнаружения вирусов, взятых из различных видов растений в широком смысле, включая зеленые растения (Viridiplantae), глаукофиты (Glaucophyta), красные водоросли (Rhodophyta) (30, 31).Наша общая цель состояла в том, чтобы пересмотреть наше понимание фитовиросферы, используя данные по царству растений, и провести филогенетический анализ вирусов растений, чтобы получить представление об их происхождении и разнообразии.

2. Методы

2.1 Генерация данных транскриптома

1KP создала библиотеки секвенирования РНК из 1143 видов всего царства растений (30). Кроме того, были включены 30 видов Chromista и красных водорослей. Из-за разнообразия исследованных видов образцы были получены из различных источников, включая полевые коллекции, теплицы, коллекции культур и лабораторные образцы (32).Для большинства видов собирали молодые листья или побеги, хотя иногда использовали смесь вегетативных и репродуктивных тканей. Чтобы избежать деградации РНК, экстракцию РНК проводили сразу после забора ткани или ткань замораживали в жидком азоте и хранили при температуре -80°C до экстракции (32). Было использовано несколько протоколов экстракции, включая CTAB и TRIzol (полные подробности см. в (32)). Все секвенирование проводилось в BGI-Shenzhen, Китай, с использованием комбинации внутренних протоколов или химии TruSeq (32).Все библиотеки были приготовлены из полиА РНК. Первоначально парное секвенирование было выполнено с использованием машин Illumina GAII (11% библиотек) с длиной считывания ~72 п.н., но позже была использована платформа HiSeq (89% библиотек) с длиной считывания 90 п.н. (32).

2.2 Поиск вирусов в 1KP

Необработанные транскриптомы (n = 1079, принадлежащие к 960 видам растений) из основной версии 1KP были загружены из базы данных NCBI Short Read Archive (SRA) (BioProject accession PRJEB21674) и преобразованы в FASTQ формат с помощью программы fastq-dump из SRA Toolkit в сочетании с оболочкой parallel-fastq-dump (https://github.com/rvalieris/parallel-fastq-dump) (33). Сто транскриптомов в рамках BioProject не были общедоступны (опубликованы 22 августа 2019 г.) на момент начала этого исследования и, следовательно, не анализировались.

Транскриптомы пилотного исследования 1KP (присоединение к BioProject PRJEB4921) и вторичного проекта (присоединение к BioProject PRJEB8056) также не анализировались. Чтобы уменьшить необходимые вычислительные ресурсы, необработанные последовательности были сопоставлены с соответствующим каркасом генома хозяина с использованием Bowtie2 (34).Геномные каркасы были собраны в рамках предыдущего исследования (30). Там, где каркасы генома были недоступны (n = 2), все чтения были собраны de novo . Trinity RNA-seq (v2.1.1) использовали для качественной обрезки и сборки de novo невыровненных прочтений, полученных при картировании (35). Затем собранные контиги были отнесены к известным семействам вирусов и аннотированы путем поиска сходства в базе данных нуклеотидов NCBI (nt), базе данных неизбыточных белков (nr) и пользовательской базе данных вирусных RdRp с использованием BLASTN и Diamond (BLASTX) (36, 37). ).Для фильтрации слабых совпадений последовательности BLAST использовалось отсечение значения e 1 × 10 90 274 ​​-10 90 275. Чтобы выявить потенциальные ложноположительные результаты, предполагаемые вирусные контиги сравнивали вручную по трем запросам BLAST (nt, nr и RdRp), чтобы убедиться, что совпадения с последовательностями, связанными с вирусом, непротиворечивы.

2.3 Фильтрация вирусов и расчет численности

Для всех анализов мы сосредоточились на семействах вирусов, которые, как известно, заражают растения или водоросли. Поскольку наши анализы основаны на поиске сходства на основе последовательностей для обнаружения вирусов, он неизбежно смещается в сторону вирусов, которые проявляют себя к существующим семействам вирусов.Совместно база данных Virus-Host (38) и Международный комитет по таксономии вирусов (39) использовались для разработки списка семейств и родов вирусов растений для фильтрации вирусоподобных контигов, связанных с позвоночными, беспозвоночными или грибами-хозяевами, на основе их лучшие матчи BLASTx и BLASTn. Для выполнения этих задач (40–42) использовались пакеты из коллекции Tidyverse (v1.3.0) в RStudio. Если хозяин был неоднозначным (например, принадлежал к семейству или роду, которые, как известно, заражают как растения, так и виды грибов), контиг проверяли вручную.

Относительное содержание каждого транскрипта в транскриптоме хозяина рассчитывали с помощью RNA-Seq by Expectation-Maximization (v1.2.28) (43). Чтобы учесть различия в количестве невыровненных прочтений между библиотеками после картирования, обилие контигов стандартизировали по общему количеству невыровненных парных прочтений. Контиги длиной менее 200 нуклеотидов исключали из дальнейшего анализа.

2.4 Расширение генома и аннотация

Там, где был обнаружен новый вирусоподобный контиг, мы повторно собрали полную библиотеку — без удаления прочтений хозяина — в попытке восстановить полный вирусный геном.Для всех повторно собранных библиотек мы пересчитали измерения численности, чтобы учесть как считывания хозяина, так и не хозяина. Пересчитанные измерения численности показаны в дополнительной таблице 4. Далее мы повторно собрали все библиотеки, принадлежащие нецветковым растениям (n = 402). Чтения были сопоставлены с вирусоподобными контигами с помощью Bbmap и гетерогенного покрытия, а потенциальные неправильные сборки были устранены вручную с помощью Geneious (v11.0.9) (44, 45).

Чтобы определить, является ли вирус новым, мы следовали критериям, установленным Международным комитетом по таксономии вирусов (39) (http://www.ictvonline.org/). Новые вирусы были названы с использованием комбинации общего названия хозяина — если оно задокументировано — и ассоциированной таксономической группы вируса (например, Прерванный дельтапартитивирус плауна ). В тех случаях, когда назначение хозяина оказывалось трудным, к имени хозяина добавлялся суффикс «ассоциированный», чтобы обозначить это (например, Calypogeia fissa, ассоциированный с дельтафлексивирусом ). Там, где таксономическое положение вируса было неоднозначным, использовался суффикс «-подобный» (например, Цинь-подобный вирус папоротника золотарника ).Акронимы вирусов были созданы с использованием комбинации первых и/или вторых букв общего названия хозяина, если оно задокументировано, и таксономической группы вируса (например, Leucodon julaceus beny-подобный вирус (LjBV)). Если у одного и того же хозяина было обнаружено несколько родственных вирусов, каждому из них был присвоен номер (например, Odontoschisma prostratum bunyavirus 3 (OdprBV3)).

Процент идентичности вирусных последовательностей рассчитывали путем множественного выравнивания последовательностей с использованием Clustal Omega (v1.2.3) (46). Домен, кодирующий белок RdRp, использовали для всех выравниваний последовательностей. Матрицы процентной идентичности были преобразованы в графики тепловой карты с использованием пользовательского сценария R, предоставленного (28).

Чтобы охарактеризовать функциональные домены, предсказанные белковые последовательности вместе с их ближайшими вирусными родственниками были подвергнуты доменному поиску с использованием базы данных консервативных доменов (v3.18) (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure). /cdd/cdd.shtml) и перекрестными ссылками с базами данных PFAM (v34.0) и Uniclust30 (v2018_08), доступными на веб-сервере MMseqs2 (47).Чтобы восстановить дополнительные аннотации, мы использовали HHpred на веб-сервере MPI Bioinformatics Toolkit для запросов к базам данных PDB_mmCIF70 (v.12_Oct), SCOPe70 (v2.08), UniProt-SwissProt-viral70 (v3_Nov_2021) и TIGRFAMs (v15.0) (48). . Схемы вирусного генома были созданы с помощью программы littlegenomes (49). Там, где это было доступно, информация NCBI/GenBank CDS использовалась для аннотирования эталонных последовательностей вирусов (50).

2.5 Обнаружение эндогенных вирусных элементов

Все геномные каркасы, созданные 1KP, использовались в качестве базы данных, в которой мы проводили запросы с использованием белковых трансляций вирусов, обнаруженных в этом исследовании.Эндогенные вирусные элементы (т.е. EVE) были обнаружены с использованием алгоритма tblastn (51). Порог поиска был ограничен длиной 100 аминокислот с отсечкой значения e 1×10 90 274 ​​-20 90 275 . Там, где наблюдались множественные попадания в несколько каркасов растений, мы вручную исследовали последовательность. Подозреваемые эндогенные вирусные последовательности были подвергнуты сомнению в базе данных подмножества полногеномных контигов, которая включала зеленые растения (таксид: 33090) и красные водоросли (таксид: 2763). Кроме того, вирусоподобные последовательности, обнаруженные в этом исследовании, были проверены на наличие контаминации генами хозяина с помощью функции контаминации, реализованной в CheckV (v0.8.1) (52). Все потенциальные эндогенные последовательности были удалены из дальнейшего анализа.

2.6 Оценка контаминации библиотек эукариотами, бактериями и простейшими

Для библиотек, в которых был обнаружен новый вирус, мы исследовали, присутствуют ли в библиотеках секвенирования считывания, принадлежащие другим эукариотам. Для этого мы получили таксономическую идентификацию необработанных прочтений в каждой библиотеке — без удаления прочтений хозяина — путем сопоставления их с базой данных NCBI nt с использованием выравнивателя KMA и программы CCMetagen (53, 54).Обилие последовательностей рассчитывали путем подсчета количества нуклеотидов, соответствующих эталонной последовательности, с дополнительной поправкой на длину матрицы (параметр по умолчанию в KMA). Графики крон, созданные CCMetagen, были отредактированы, а затем отредактированы в Adobe Illustrator (https://www.adobe.com) (55). Загрязнение библиотеки также оценивалось 1KP и использовалось для информирования наших назначений вируса-хозяина (31).

2.7 Филогенетический анализ вирусов растений

Филогенетические деревья обнаруженных здесь вирусов, ассоциированных с растениями, были выведены с использованием подхода максимального правдоподобия.Мы объединили наши транслированные вирусные контиги с известными последовательностями вирусных белков из каждого соответствующего семейства вирусов, взятыми из NCBI/GenBank (50). Затем последовательности выравнивали с помощью программы Clustal Omega (v1.2.3) с параметрами по умолчанию (46). Неоднозначные участки были удалены с помощью trimAl (v1.2) (56). Для оценки филогенетических деревьев выбор наиболее подходящей модели аминокислотной замены был определен с использованием информационного критерия Акаике, скорректированного AIC и байесовского информационного критерия с функцией ModelFinder (-m MFP) в IQ-TREE (57, 58). .Все филогенетические деревья были созданы с использованием IQ-TREE с 1000 бутстрэп-реплицированием. Филогенетические деревья были аннотированы с помощью FigTree (v1.4.4) (59) и дополнительно отредактированы в Adobe Illustrator (https://www.adobe.com).

Чтобы визуализировать случаи межвидовой передачи и совместной дивергенции вирус-хозяин в семействах растительных вирусов, мы согласовали кофилогенетические отношения между вирусами и их хозяевами. Для каждого выбранного семейства растительных вирусов была построена кладограмма сосудистых растений-хозяев с использованием деревьев из (60) и (61) с использованием R-пакета V.PhyloMaker (v0.1.0) (62). Поскольку низшие растения и нерастительные виды отсутствуют в мегадереве V.PhyloMaker, эти растения-хозяева были добавлены в кладограмму с помощью программного обеспечения phyloT, генератора филогенетических деревьев на основе таксономии NCBI (http://phylot.biobyte.de/) а также топологии, имеющиеся в соответствующей литературе. Информация о хосте была получена из базы данных NCBI Virus (по состоянию на 12.14.2021) и доступной литературы (63).7-80) и АРЕ (v5.5) (64, 65). Последовательности вирусов из каждого семейства были получены в результате широкого обзора всех геномных данных вирусов, доступных в GenBank. Вирусные филогении, использованные в кофилогениях, были построены, как подробно описано выше. Чтобы количественно оценить относительную частоту межвидовой передачи по сравнению с ко-дивергенцией вирус-хозяин, мы согласовали кофилогенетические отношения между вирусами и их хозяевами, используя кофилогенетический программный пакет Jane (66). Джейн использует подход с максимальной экономией, чтобы определить наилучшую «карту» филогении вируса в филогении хозяина.Стоимость типов событий дублирования, скачка хоста и исчезновения была установлена ​​равной единице, в то время как совместное расхождение вируса-хозяина было установлено равным нулю, поскольку оно считалось вероятным нулевым событием. Следуя принципу экономии, согласование происходит путем минимизации общей стоимости события. Число поколений и размер популяции были установлены равными 100. Джейн была выбрана вместо ее преемника eMPRess, поскольку она позволяет ассоциировать вирус с несколькими видами хозяев и обрабатывать политомии (67). Для вируса с несколькими хозяевами мы представили каждую ассоциацию как политомию филогении вируса.

2.8 Назначение ветвей растения-хозяина

Каждое растение-хозяин было присвоено каждой кладе в предыдущем исследовании на основе их филогенетического положения и информации о происхождении (30). Для улучшения ясности при раскрашивании филогений (но не танглограмм) мы уменьшили количество клад с 25 до десяти (основные эвдикоты, базальные эвдикоты, однодольные, самые базальные покрытосеменные, голосеменные, папоротник и союзники папоротника, несосудистые, зеленые водоросли, красные водоросли и, наконец, Chromista) путем объединения тех, которые были близкородственными или потенциально перекрывающимися, чтобы увеличить количество видов в каждой группе (таблица SI 1).

2.9 Доступность данных

Необработанные считывания последовательностей инициативы «Тысяча транскриптомов растений» доступны в BioProject PRJEB21674. Все вирусные геномы и соответствующие последовательности, собранные в этом исследовании, были депонированы в NCBI GenBank, и им были присвоены инвентарные номера xxxx-yyyy.

3. Результаты

Мы охарактеризовали вирусы, обнаруженные в транскриптомах 960 видов растений в рамках основного выпуска 1KP. Транскриптомы представляли собой широкую таксономическую выборку архепластид (зеленые растения, глаукофиты и красные водоросли).Библиотеки секвенирования имели медиану 25 187 714 парных прочтений (диапазон 10 156 464–46 650 336). В среднем 82% прочтений (диапазон 1–96%) в этих библиотеках были сопоставлены с каркасами генома хозяина и впоследствии были удалены. Сборка чтений секвенирования De novo привела к медиане 36 015 контигов (диапазон 1 396–146 217) на библиотеку, всего было сгенерировано 41 256 176 контигов (таблица SI 2).

3.1 Разнообразие и численность вирусов растений

Всего вирусоподобные транскрипты обнаружены для 603 видов растений; 69% из них были связаны с растениями, в то время как многочисленные идентифицированные последовательности имели большое сходство с вирусами, не связанными с растениями, включая те, которые, как известно, инфицируют грибы, беспозвоночных и позвоночных хозяев.Среди транскриптов вируса, не связанного с растениями, 34% были неклассифицированными (10% от общего числа вирусоподобных транскриптов), так что они были наиболее тесно связаны с последовательностью вируса с минимальной или отсутствующей таксономической информацией (т. е. последовательность вируса, классифицированная только как относящийся к Riboviria ). Если RdRp-подобная область была обнаружена в неклассифицированном вирусоподобном транскрипте, мы дополнительно оценили, может ли она быть связана с растениями (см. Филогенетический анализ идентифицированных вирусов). Остальные транскрипты вируса, не связанного с растениями, были в основном классифицированы как Orthomyxoviridae (связанные с позвоночными) (25%), Rhabdoviridae (связанные с беспозвоночными) (17%), Partitiviridae (связанные с грибами) (10%), Mimiviridae (связанные с амебоидами) (10%) и Adenoviridae (связанные с позвоночными) (7%) и исключенные из оставшейся части этого исследования.Эти последовательности обсуждаются более подробно в разделе «Присутствие загрязнителей в библиотеках секвенирования» ниже. Хотя некоторые из этих вирусов могут представлять собой инфекцию растений, их по-прежнему сложно распознать, и поэтому мы приняли консервативное решение исключить их из анализа.

Нами обнаружены транскрипты, тесно связанные с вирусами, содержащие одно- и двухцепочечные геномы ДНК и РНК. Большинство вирусоподобных последовательностей принадлежало семействам с геномами +ssRNA (61%) или вирусам с обратной транскрипцией dsDNA (22%) (рис. 1).Транскрипты вируса +ssRNA были преимущественно классифицированы в пределах Betaflexiviridae (30%), Potyviridae (19%), Secoviridae (16%) и Alphaflexiviridae (10%) (SI Table 3). Транскрипты вируса с одноцепочечной РНК (-ssRNA) с отрицательным смыслом были классифицированы как Aspiviridae (0,04%), Rhabdoviridae (6%) и Tospoviridae (3%) (транскрипты Phenuiviridae и Yueviridae ). позже обнаружены в неклассифицированных вирусоподобных транскриптах) (табл. SI 3).В образцах водорослей были обнаружены транскрипты вируса dsDNA с последовательностями, сходными с Phycodnaviridae . Эти фикодноподобные вирусные транскрипты часто кодируют гены хитиназы и ДНК-лигазы, которые гомологичны таковым в отдаленно родственных организмах-хозяевах, включая грибы и бактерии. Из-за трудностей с определением того, представляют ли эти транскрипты последовательностей Phycodnaviridae или контаминацию, мы исключили все последовательности, родственные phycodnavirus .Все оставшиеся вирусы двухцепочечной ДНК были исключительно вирусами с обратной транскрипцией из Caulimoviridae . Нам не удалось обнаружить какие-либо последовательности, которые имели бы гомологию с несколькими семействами вирусов растений, включая Reoviridae , Nanoviridae и Fimoviridae (хотя предостережения см. в Обсуждении).

В каждой библиотеке наблюдался широкий диапазон общего количества вирусов (5×10 -6 % – 31% прочтений после удаления связанных с хозяином прочтений). Вирусы с геномами +ssRNA составляли подавляющее большинство (99.Обнаружено 8%) обилия вируса (рис. 1, таблица SI 3). Как и ожидалось, обнаружение вирусов было сосредоточено на цветковых растениях (покрытосеменных), которые содержат наибольшее количество ранее классифицированных вирусов. Например, растительные вирусоподобные последовательности часто обнаруживались в сердцевинных эвдикотах и ​​однодольных (т.е. 73% библиотек, в которых были обнаружены транскрипты растительных вирусов). Уровень обнаружения вирусов растений был самым высоким у самых прикорневых покрытосеменных (57%) и однодольных (50%). Между платформами секвенирования (Genome Analyzer II и Illumina HiSeq 2000) не наблюдалось существенной разницы в распространенности вируса; p = 0.327).

3.2 Наличие загрязняющих веществ в библиотеках секвенирования

Образцы бактерий, грибов и насекомых, которые живут в тканях растений или на них, обычно отбираются в библиотеках секвенирования растений (31), хотя загрязнение от других растений также возможно во время подготовки проб или секвенирования . Для количественной оценки степени загрязнения библиотеки мы использовали инструменты KMA и CCMetagen (рис. 2). Среди проанализированных библиотек (n = 95) стабильно обнаруживались бактерии, что соответствует медиане 1.5% от общей численности (от 0,01% до 33%). Медиана 2% численности библиотеки была связана с последовательностями грибов (диапазон 0–53%). Членистоногие и хордовые также часто обнаруживались в библиотеках (найдены в 87 и 89 библиотеках соответственно), но в более низкой численности (медиана 0,15%, диапазон 0–11,4%). Наличие прочтений, связанных с хордовыми, вероятно, связано с различными путями загрязнения образцов (например, фекалиями) или во время обработки образцов и секвенирования.

Рис. 2. Таксономическое распределение прочтений в избранных библиотеках One Thousand Plant Transcriptomes Initiative (1KP).

Каждый график Кроны иллюстрирует относительное количество таксонов в метатранскриптоме на различных таксономических уровнях. Для наглядности для каждого графика была выбрана максимальная глубина в пять таксономических уровней. Над каждым графиком аннотированы инвентарный номер библиотеки Sequence Read Archive, вид хозяина и соответствующий интересующий вирус. Сегменты выделены на основе таксономической группировки видов (растения = зеленые, Chromista = синие, неклассифицированные = оранжевые, бактерии = красные, метазоа = розовые, грибы = пурпурные, красные водоросли = светло-голубые, другие = желтые).Здесь «растения» включают Viridiplantae. Чтения без совпадений в базе данных nt не отображаются.

Обнаружение четырех вирусов, ассоциированных с позвоночными, в нескольких библиотеках предоставило дополнительные доказательства контаминации библиотек. Последовательности, принадлежащие этим вирусам — Вирус гриппа А (16 библиотек), Мастаденовирус человека С (30 библиотек), Вирус иммунодефицита человека (15 библиотек) и Вирус парагриппа 5 (3 библиотеки) — присутствовали при низкой обилие и показал небольшую генетическую изменчивость между библиотеками.Примечательно, что хордовые чтения присутствовали только в 66% библиотек, в которых были обнаружены эти вирусы. Неспособность постоянно обнаруживать потенциальных хозяев для этих вирусов предполагает заражение во время секвенирования. Четыре ассоциированных с позвоночными вируса практически отсутствовали в библиотеках, в которых были обнаружены новые вирусы, ассоциированные с растениями, за исключением транскриптомов Larix speciosa , Brachiomonas submarina, Climacium dendroides , Silene latifolia и Oxera neriifolia .

Кроме того, 1KP сравнил все собранные последовательности с эталонным набором последовательностей ядерной 18S рибосомной РНК из базы данных малых субъединиц рРНК SILVA с использованием BLASTn (31, 68). Если образец имел несколько выравниваний с любыми другими растительными последовательностями за пределами ожидаемого исходного семейства, образец описывался как имеющий «вызывающее беспокойство загрязнение» (31). Это относилось к одиннадцати библиотекам растений, в которых были идентифицированы новые вирусы. Ниже мы обсуждаем заражение библиотек с точки зрения ассоциаций вирус-хозяин.

3.3 Филогенетический анализ идентифицированных вирусов

Чтобы сделать вывод о филогенетических отношениях между идентифицированными вирусами, были оценены филогенетические деревья на уровне порядка и семейства с использованием высококонсервативной вирусной области, которая включает RdRp. В общей сложности мы собрали 104 контига RdRp, которые, вероятно, представляют новые виды вирусов, из которых 41 считались неклассифицированными или не связанными с растениями из-за их сходства с группами вирусов, которые, как известно, инфицируют нерастительных хозяев (таблица SI 4). Дальнейший анализ этих контигов показал, что они, вероятно, связаны с растениями.

3.3.1 Вирусы с одноцепочечной РНК ((+)оцРНК) с положительным смыслом
Hepelivirales
Benyviridae

Мы идентифицировали три beny-подобные последовательности, которые, насколько нам известно, представляют собой первый бенивирус, обнаруженный у низших растений. Первая последовательность, предварительно названная Fern benyvirus (FeBV), была обнаружена как в папоротнике птичьих гнезд ( Asplenium nidus ), так и в томатном папоротнике ( Lonchitis hirsuta ). Вместе с вирусом полосатой мозаики пшеницы FeBV представляет собой хорошо поддерживаемую кладу, отдельную от остальных бенивирусов растений (рис. 3).

Рисунок 3.

(A) Филогенетические взаимоотношения beny-подобных вирусов, выявленных в этом исследовании. Филогенетическое дерево ML на основе белка репликазы РНК-1 показывает топологическое положение вирусоподобных последовательностей, обнаруженных в этом исследовании (черные кружки), в контексте их ближайших родственников. Ветви выделены для представления клады-хозяина (наземные растения = зеленый, низшие растения = оранжевый, беспозвоночные = красный, позвоночные = розовый, водоросли = синий, грибы = фиолетовый, желтый = окружающая среда, Chromista = голубой, красные водоросли = темно-зеленый).Здесь «наземные растения» охватывают как покрытосеменные, так и голосеменные, а «низшие растения» включают мохообразные, ликофиты и папоротники. Все ветви масштабированы по количеству аминокислотных замен на сайт, и деревья были укоренены в средней точке только для ясности. Звездочка указывает на поддержку узла >70% поддержки начальной загрузки. Метки наконечников выделены жирным шрифтом, когда структура генома показана справа. (B) Геномная организация beny-подобных вирусных последовательностей, идентифицированных в этом исследовании, и репрезентативные виды, использованные в филогении.РНК вируса почвенной мозаики свеклы 3 и 4 здесь не показаны. Данные, лежащие в основе этого рисунка, и определения используемых аббревиатур представлены в таблице SI 5.

Тройной генный блок (TGB) является отличительным генным модулем Benyviridae среди нескольких других семейств вирусов класса Alsuviricetes (69). ). В обеих библиотеках папоротников были собраны белки, напоминающие TGB (рис. 3). Белки TGB имеют примерно 34% аминокислотную идентичность с белками TGB других бенивиридов.Насколько нам известно, это первый белок TGB, обнаруженный вне цветковых растений. Филогенетический анализ отнес базальный белок TGB1 FeBV к Benyviridae (SI рисунок 1).

Были собраны два дополнительных beny-подобных вируса, названных здесь beny-подобный вирус, ассоциированный с Leucodon julaceus (LjBV), и beny-подобный вирус, ассоциированный с мхом Уоллеса (WasBV). Кластер LjBV и WasBV с неклассифицированными водорослями, беспозвоночными, грибами и вирусами, происходящими из почвы, образует группу, базальную для всех бенивиридов растений, и потенциально составляет новую группу вирусов (рис. 3).LjBV содержит вторую открытую рамку считывания (ORF) без обнаруживаемой гомологии с известными последовательностями (рис. 3).

Из-за филогенетического расположения LjBV и WasBV рядом с вирусами, инфицирующими отдаленных хозяев (например, беспозвоночных и грибов), мы исследовали возможность заражения от других эукариот как источника этих вирусов. Следует отметить, что метатранскриптом колосовидного мха Уоллеса содержал чтения, которые соответствовали различным порядкам грибов (7% всех прочтений), а также те, которые соответствовали оомицету-паразиту растений Albugo laibachii (7%), что затрудняет вывод об отношениях вирус-хозяин (рис. 2). ).Прочтения, принадлежащие различным видам грибов, составляют 10% транскриптома папоротника птичьего гнезда и 12% транскриптома томатного папоротника (рис. 2). Несмотря на наличие связанных с грибами прочтений, филогенетическое положение FeBV предполагает, что FeBV, вероятно, связан с растениями (рис. 3). В транскриптоме Leucodon julaceus никаких загрязняющих веществ обнаружено не было.

Tymovirales
Betaflexiviridae

Мы идентифицировали 18 последовательностей вирусов, относящихся к порядку Tymovirales .Четыре транскрипта вируса были связаны с Betaflexiviridae . Первый, названный бетафлексивирусом морской свеклы (SbBV), кластеризуется с вирусом Agapanthus A , неклассифицированным бетафлексивирусом (рис. 4). Остальные последовательности, обозначенные как бетафлексивирус иранского мака (IpBV), бетафлексивирус Linum macraei (LimBV) и ассоциированный с Lycopod бетафлексивирус (LyBtV), напоминают капилловирусы. Примечательно, что LyBtV может расширить известный диапазон хозяев Betaflexiviridae от покрытосеменных растений до низших растений.Все последовательности филогенетически кластеризуются с известными капилловирусами и потенциально представляют новые виды вирусов (рис. 4). Библиотека Phylloglossum drummondii , в которой был собран LyBtV, была загрязнена ликоподами и двудольными видами (рис. 2). Поскольку большинство прочтений, связанных с растениями, были отнесены к ликофитам (50%), LyBtV предварительно был отнесен к этой группе.

Рисунок 4.

Слева: филогенетические взаимоотношения вирусов порядка Tymovirales .Филогенетическое дерево ML на основе белка репликации показывает топологическое положение вирусоподобных последовательностей, обнаруженных в этом исследовании (черные кружки), в контексте их ближайших родственников. См. рисунок 3 для цветовой схемы. Все ветви масштабированы по количеству аминокислотных замен на сайт, и деревья были укоренены в средней точке только для ясности. Звездочка указывает на поддержку узла >70% поддержки начальной загрузки. Метки наконечников выделены жирным шрифтом, когда структура генома показана справа. Справа: геномная организация вирусных последовательностей, идентифицированных в этом исследовании, и репрезентативные виды, использованные в филогении.

Tymoviridae

Мы идентифицировали 12 вирусоподобных последовательностей, которые сгруппированы внутри Tymoviridae и родственных вирусов. Ishige okamurae ассоциированный тимоподобный вирус (IoTV) был обнаружен в бурой водоросли Ishige okamurae и, вероятно, представляет собой первый вирус в отряде Tymovirales из бурых водорослей. IoTV вместе с десятью последовательностями, собранными из роголистников, печеночников и мохообразных, сгруппированных с тимоподобными вирусами из грибов и образцов окружающей среды (рис. 4).Неясно, являются ли истинными хозяевами обнаруженных здесь новых тимоподобных вирусов растения. В этих библиотеках были обнаружены загрязнители грибами, но их количество варьировалось (диапазон 1–21%, среднее значение = 6%). Несмотря на кластеризацию с микотимовирусами, тимоподобный вирус (BrfoTV), ассоциированный с ракитником вильчатым, и тимоподобный вирус, ассоциированный с древовидным мхом (TcmTV), были собраны из библиотек с ∼1% грибковых прочтений, что подчеркивает присущие им трудности в назначение вируса.Важно отметить, что <1% прочтений в транскриптоме Ishige okamurae принадлежали видам грибов (рис. 2).

Мы собрали две последовательности тимоподобного вируса, обозначенные как тимоподобный вирус Oxera neriifolia (OnTV) и марафивирус Bloodroot (BloMV). BloMV и OnTV сгруппированы с неклассифицированным марафивирусом Glehnia littoralis (рис. 4). Марафивирусы и тимовирусы обычно отличаются друг от друга по высококонсервативной последовательности из 16 нуклеотидов, известной как «тимобокс» [GAGUCUGAAUUGCUUC] у тимовирусов и «марафибокс» [CA(G/A)GGUGAAUUGCUUC] у марафивирусов (70, 71).Хотя эти два новых вируса объединяются филогенетически, они различаются по структуре генома и мотивам. Последовательность, подобная «марафибоксу», по-видимому, присутствует в BloMV (CAACGCGAAUUGCUUU) (5606–5621 н.), хотя и отличается несколькими остатками. Это открытие в сочетании с геномом BloMV, который, вероятно, состоит из одной большой ORF, подтверждает отнесение BloMV к Marafivirus . OnTV, подобно представителям рода Tymovirus , содержит как вторую ORF, вероятно, кодирующую белок оболочки (CP), так и тимобокс (1493-1508 нт) (рис. 4).Филогенетический анализ последовательности белка оболочки помещает OnTV и BloMV в кладу с макуло- и марафи-подобными вирусами (SI Figure 1).

Deltaflexiviridae

Мы собрали две последовательности, которые имеют сходство с членами семейства микотимовирусов, Deltaflexiviridae . Первая последовательность была обнаружена в печеночнике Calypogeia fissa , предварительно названном Calypogeia fissa, ассоциированном с дельтафлексивирусом (CafADV), и оказалась отдаленно связанной с дельта- и гаммафлексивирусами.Вторая родственная частичная последовательность, названная здесь вируса Pinguicula agnata (PaV), имеет 32% идентичность аминокислот с микофлексивирусом, вирусом Botrytis F . В филогенетическом анализе членов Tymovirales CafADV и PaAGV помещаются вместе с дельтафлексивиридами (рис. 4).

Неясно, являются ли источником этих вирусных последовательностей растения или заражение от других эукариот. Библиотека C. fissa содержала многочисленные загрязнители, включая водоросли, грибы и бактерии, составляющие 1%, 15% и 33% от общего числа прочтений соответственно, что затрудняет определение ассоциации хозяина для CafAV (рис. 2).Интересно, что в библиотеке P. agnata не было обнаружено прочтений, связанных с грибами, что свидетельствует о потенциальном растительном происхождении (рис. 2).

Picornavirales
Secoviridae

Мы идентифицировали четыре последовательности, которые поделились сходством с членами Secoviridae . и сековирус папоротника Shostring (SfSV).CwmSV, TfSV и SfSV кластеризуются внутри неповирусов и, вероятно, представляют собой первый секоподобный вирус, обнаруженный у мохообразных и папоротников (рис. 5).

Рисунок 5.

(A) Слева: филогенетические взаимоотношения вирусов, идентифицированных в семействе вирусов Secoviridae . Филогенетические деревья ML, основанные на области Pro-pol, показывают топологическое положение вирусоподобных последовательностей, обнаруженных в этом исследовании (черные кружки), в контексте их ближайших родственников. Справа: геномная организация секоподобных последовательностей, выявленных в этом исследовании, и репрезентативные виды, использованные в филогении.(B) Множественное выравнивание аминокислотной последовательности мотивов белка «LPL» 30K, которые являются высококонсервативными во всех неповирусах. (C) Филогенетические отношения белков движения Nepovirus 30K. D) Филогенетические взаимоотношения белков оболочки неповируса. Для всех деревьев ветви масштабированы по количеству аминокислотных замен на участок, а деревья были укоренены в средней точке только для ясности. Звездочка указывает на поддержку узла >70% поддержки начальной загрузки. Метки наконечников выделены жирным шрифтом, когда структура генома показана справа.См. рисунок 3 для цветовой схемы. Вирусы, обнаруженные в ходе этого исследования, обозначены черным кружком на верхушке дерева.

Предполагаемая ORF РНК2 была собрана для трех неповирусоподобных последовательностей, каждая из которых содержит полный CP (рис. 5). CP относятся к подгруппе неповирусов C (рис. 5D). Хотя домен белка движения (MP) формально не обнаружен, мы предполагаем, что область перед CP содержит предполагаемый белок, подобный движению. Для CwmSV эта область (аминокислотное положение 312-883) показала гомологию последовательности с MP вируса реверсии черной смородины (значение E: 5.42e-86, идентичность аминокислот: 46%). Как TfSV, так и SfSV демонстрируют сходные уровни гомологии в этой области. Мы обнаружили мотив LPL, который обычно встречается в MP неповируса во всех трех вирусах (рис. 5B). Филогенетический анализ предполагаемых MP поместил эти вирусы с вирусом реверсии черной смородины в род Nepovirus (рис. 5C).

Мы нашли мало доказательств того, что эти вирусы были обнаружены из-за заражения наземными растениями или другими эукариотами. Транскриптом F. antipyretica состоял из прочтений, тесно связанных с перьевым мхом, принадлежащим к отряду Hypnales, к которому относится F.также встречается antipyretica . Кроме того, большая часть прочтений была отнесена к некультивируемому гену 18S рРНК эукариот (54%) (HG421124.1), который был идентичен рРНК F. antipyretica (AF023714.1) среди других генов 18S рРНК мохообразных в поиск blastn (значение e = 2e-102, идентичность нуклеотидов = 100%) (рис. 2). Грибы представляли 12% прочтений в транскриптоме L. hirsute . Несмотря на это, маловероятно, что TfSV связан с грибами, поскольку в транскриптоме Vittaria lineata , в котором была собрана близкородственная последовательность SfSV (аминокислотная идентичность: 78%), не было обнаружено грибкового загрязнения (рис. 2).

Lenarviricota
Mitoviridae

Мы определили шесть вирусных последовательностей, кластер в Mitoviridae — обозначается Китайского болотный кипарис mitovirus (CscMV) , Азиатские душистый mitovirus (AsbaMV) , Ложный плащ папоротники mitovirus (FcfMV) , митовирус дельты папоротника (DmfMV) и митовирус, ассоциированный с Lycopod (LycoMV). Последовательности, связанные с папоротником (FcfMV и DmfMV) и ликофитом (LycoMV), кластеризуются с митовирусом папоротника Azolla filiculoides 1 и образуют сестринскую группу по отношению к митовирусам растений и неретровирусным эндогенным РНК-вирусным элементам (NERVE) (рис. 6) (16). ).Ассоциированные с голосеменными последовательности образуют сестру всех ассоциированных с растениями митовирусов и NERVE. KpcMV расширяет известный диапазон хозяев митовирусов растений от папоротников до ликофитов. Другая последовательность митовируса была обнаружена в зеленой водоросли Bolbocoleon piliferum , обозначенной как митоподобный вирус Bolbocoleon piliferum (BopiMV). BopiMV базируется на митовирусах, отличных от различных неклассифицированных митоподобных вирусов, включая ассоциированный с зелеными водорослями митоподобный пиколинусвирус (QOW97241) (рис. 6).Все новые последовательности демонстрируют сильную консервацию мотивов, характерных для митовируса RdRps (SI Figure 2) (72).

Рисунок 6.

Слева: Филогенетические взаимоотношения вирусов внутри семейств вирусов Narnaviridae и Mitoviridae . Филогенетические деревья ML, основанные на белке репликации, показывают топологическое положение вирусоподобных последовательностей, обнаруженных в этом исследовании (черные кружки), в контексте их ближайших родственников. См. рисунок 3 для цветовой схемы. Синие звездочки обозначают последовательности митовирусов, идентифицированные в (16).Красные звезды обозначают неретровирусные эндогенные РНК-вирусные элементы (НЕРВЫ). Все ветви масштабированы по количеству аминокислотных замен на сайт, и деревья были укоренены в средней точке только для ясности. Звездочка указывает на поддержку узла >70% поддержки начальной загрузки. Метки наконечников выделены жирным шрифтом, когда структура генома показана справа. Справа: геномная организация вирусных последовательностей, идентифицированных в этом исследовании, и репрезентативные виды, использованные в филогении.

Существует мало доказательств того, что эти последовательности получены из нерастительного организма.В то время как библиотеки FcfMV и DmfMV были контаминированы грибами (12% и 15% прочтений соответственно), в библиотеках всех остальных митовирусов прочтения, ассоциированные с грибами, отсутствовали. Поскольку кодон UGA кодирует триптофан (Trp) в митохондриях грибов, это назначение кодона также присутствует в митовирусах грибов (73–75). Напротив, кодон UGA в митохондриях растений является стоп-кодоном и, следовательно, отсутствует в последовательностях митовирусов растений, за исключением стоп-кодона (16). Отсутствие внутренних кодонов UGA в этих последовательностях является дополнительным доказательством того, что эти последовательности имеют растительное происхождение (16, 76).Хотя требуются дополнительные анализы, мы не нашли доказательств в результате поиска в каркасах генома 1KP и базе данных дробовика WGS о том, что эти последовательности являются митохондриальными или ядерными NERVE. Кроме того, CscMV, AsbaMV и LycoMV содержат полные RdRps, а их UTR имеют сходство по длине и идентичности с митовирусами растений.

Narnaviridae

Частичная последовательность нарноподобного вируса была идентифицирована в красной водоросли Heterosiphonia pulchra , обозначенной как нарноподобный вирус Heterosiphonia pulchra (HspuNV).Кластеры HspuNV с неклассифицированными вирусами, ассоциированными с трипаносоматидами. Хотя около 5% прочтений в этой библиотеке были связаны с грибами, филогенетическое положение этого вируса предполагает, что он не происходит от грибов (рис. 2, рис. 6).

Tolivirales
Tombusviridae

Альфакармоподобный вирус, предварительно названный Ihi tombusvirus (IhiTV), был идентифицирован в образце Ihi ( Portulaca molokiniensis ). IhiTV филогенетически расположен внутри альфакармовирусов (SI Figure 3).

Patatavirales
Potyviridae

Мы идентифицировали три вирусоподобные последовательности, которые сгруппированы с вирусами растений в семействе Potyviridae Traubia Modesta Potyvirus (TramPV), Potyvirus обыкновенной молочая и Salty 9003 (0PV03) (СавПВ). TramPV и ComPV имеют идентичность аминокислот на 87% и, следовательно, могут представлять собой один вид вируса. Потивирусоподобные последовательности обнаружены во всей группе с известными потивирусами при филогенетическом анализе гена Nib (SI Рисунок 3).

Martellivirales
Endornaviridae

Шесть последовательностей альфа-эндорноподобных вирусов были обнаружены у четырех видов зеленых водорослей и одного ликофита. Ассоциированные с зелеными водорослями и ликофитами альфаэндорноподобные вирусы, называемые эндорноподобным вирусом Bolbocoleon piliferum (BopiEV), эндорноподобным вирусом Volvox aureus (VoauEV), ассоциированным с Carteria obtusa эндорноподобным вирусом (CaobEV), Brachiomonas субмариноподобный эндорноподобный вирус (BrsuEV), Staurastrum sebaldi endornnavirus (SsEV) и эндорноподобный вирус, ассоциированный с мохом Краусса (KrspEV), относятся к филогенезу альфаэндорнавирусов и преимущественно кластеризуются с вирусами, ассоциированными с водорослями и грибами (рис. 7). ).В транскриптомах S. sebaldi , B. piliferum и V. aureus было мало свидетельств загрязнения водорослями (не хозяин) или грибами с <1% всех прочтений, связанных с этими группами (рис. 2). В транскриптомах C. obtus (28%) , B. submarina (7%) и S. kraussiana (4%) присутствовали примеси, не связанные с зелеными водорослями, где грибы также проявлялись в качестве заметных загрязнителей, составляющих 11%. всех прочтений (рис. 2). Насколько нам известно, эти последовательности представляют собой первый эндорнавирус, связанный с харофитами, хлорофитами и ликофитами, хотя для подтверждения ассоциации вирус-хозяин необходима дальнейшая работа.

Рисунок 7.

Слева: Филогенетические взаимоотношения эндорноподобного (A) и (B) неклассифицированного (+)ssRNA вируса, выявленного в этом исследовании. Филогенетические деревья ML, основанные на белке репликации, показывают топологическое положение вирусоподобных последовательностей, обнаруженных в этом исследовании, в контексте полученных ранее. Справа: геномная организация (A) эндорноподобной и (B) неклассифицированной последовательности вируса ssRNA, идентифицированной в этом исследовании, и репрезентативные виды, использованные в филогении. Для всех деревьев ветви масштабированы по количеству аминокислотных замен на участок, а деревья были укоренены в средней точке только для ясности.Звездочка указывает на поддержку узла >70% поддержки начальной загрузки. Метки наконечников выделены жирным шрифтом, когда структура генома показана справа. См. рисунок 3 для цветовой схемы. Вирусы, обнаруженные в ходе этого исследования, обозначены черным кружком на верхушке дерева.

Неклассифицированный

Мы идентифицировали вирусоподобную последовательность в библиотеке Oxera neriifolia , названную Oxera neriifolia ассоциированным вирусом . Последовательность длиной 10 214 нуклеотидов содержала четыре ОРС. Первая ORF (7536 нт) состояла из вирусной метилтрансферазы, хеликазы и РНК-полимеразы, тогда как третья ORF (513 нт) больше всего напоминала CP.ORF 1 и ORF 3 обладали наибольшим сходством последовательностей с Culex pipiens, ассоциированным с тунисским вирусом (идентичность аминокислот 32%). Вторая и четвертая ORF не имеют гомологии с известными вирусами. Организация генома OnV отличается от других родственных семейств растительных вирусов (рис. 7). OnV образует отдельную и хорошо поддерживаемую внешнюю группу для семейств Closterviridae, Bromoviridae и Mayoviridae . Таким образом, OnV потенциально может представлять собой новое семейство вирусов (рис. 7).Мы нашли мало доказательств того, что OnV был обнаружен из-за загрязнения другими эукариотами (рис. 2).

3.3.2 Вирусы с одноцепочечной РНК ((-)оцРНК) с отрицательным смыслом
Bunyavirales
Phenuiviridae

Транскриптом Sargassum thunbergii . Частичные кластеры сегмента L с неклассифицированными вирусами растений и грибов (рис. 8). Никаких дополнительных phenui-подобных сегментов вируса обнаружено не было.В транскриптоме S. thunbergii не было обнаружено никаких загрязняющих веществ (рис. 2).

Рисунок 8. Филогенетические отношения вирусов

(A) Слева: филогения, изображающая новую кладу вирусов, родственную Deltamycobunyaviridae в контексте Bunyavirales . Справа: геномная организация вирусных последовательностей, идентифицированных в этом исследовании, и репрезентативные виды, использованные в филогении (B) Матрица процентной идентичности новых bunya-подобных вирусов.Показатели идентичности рассчитывают на основе выравнивания последовательности, кодирующей белок RdRp. Для ясности удалена 100% идентичность по диагонали. Там, где идентичность последовательности >= 60%, отображается значение. (C) Слева: филогения, изображающая phenui-подобный вирус, идентифицированный в этом исследовании в контексте Phenuiviridae . Справа: геномная организация вирусных последовательностей, идентифицированных в этом исследовании, и репрезентативные виды, использованные в филогении. Для всех деревьев ветви масштабированы по количеству аминокислотных замен на участок, а деревья были укоренены в средней точке только для ясности.Звездочка указывает на поддержку узла >70% поддержки начальной загрузки. Метки наконечников выделены жирным шрифтом, когда структура генома показана справа. См. рисунок 3 для цветовой схемы. Вирусы, обнаруженные в ходе этого исследования, обозначены черным кружком на верхушке дерева.

Viridisbunyaviridae

Мы идентифицировали 16 последовательностей bunya-подобных вирусов из восьми библиотек печеночников, мхов и ликофитов. Три библиотеки содержали несколько различных предполагаемых полных и частичных вирусов. Общая попарная идентичность нуклеотидов между каждой последовательностью составляла <70% (фиг. 8).Таким образом, мы рассматриваем каждый из них как отдельный bunya-подобный вирус. Эти последовательности группируются вместе, чтобы сформировать новую кладу неклассифицированных bunya-подобных вирусов, отдаленно связанных с оомицетами, грибами и вирусами беспозвоночных (рис. 8). Буньявирусы обычно состоят из трех сегментов (L, M и S), хотя для этих последовательностей был восстановлен только L-сегмент. Эти последовательности представляют собой первые ассоциированные с растениями вирусы, кластеризующиеся рядом с неофициально названным Deltamycobunyaviridae (77) (рис. 8). Поскольку полные кодирующие последовательности обнаруженных вирусов имеют менее 30% идентичности аминокислот с ближайшими родственниками в Deltamycobunyaviridae, , они могут составлять новое семейство вирусов.Мы предварительно называем это семейство вирусов Viridisbunyaviridae , (Viridis означает зеленый, а bunya происходит от вируса порядка Bunyavirales , в котором эта клада относится к ). Не было доказательств того, что эти последовательности произошли от загрязнителей нерастительного происхождения. Назначение хозяина было неясным для буньявируса, связанного с ликоподом , и буньявируса, ассоциированного с печеночником 1:4 , поскольку в исходных транскриптомах были обнаружены считывания, принадлежащие нескольким видам ликофитов и печеночников, соответственно (рис. 2).

Mononegavirales
Rhabdoviridae

Мы определили семь последовательностей, которые сгруппированы с вирусами растений в семействе Rhabdoviridae обозначаться Canadian фиолетового рабдовирус 1 (CvRV1), канадский фиолетовый рабдовирус 2 (CvRV2), Общего плющ рабдовируса (CoiRV) и индийский трубчатый рабдовирус (InpRV), варикозно-подобный вирус древовидного папоротника (TfVV), варикозно-подобный вирус Monoclea gottschei (MgVV) и рабдоподобный вирус, связанный с клоповым мхом (BmRV).Примечательно, что TfVV и MgVV расширяют круг хозяев рабдовирусов от покрытосеменных и голосеменных до папоротников и печеночников. Сегменты РНК2 были восстановлены для обоих вирусов, РНК2 TfVV содержала пять генов, тогда как MgVV содержала четыре (рис. 9C). Два неполных сегмента, имеющих сходство с нуклеокапсидом (N) варикозоподобного вируса черной травы (YP_00

20.1), были обнаружены в библиотеке трубок Indian и имеют 50% идентичность аминокислот. Все последовательности, вероятно, представляют собой новые виды в пределах известных родов, заражающих растения (рис. 9С).

Рисунок 9.

Слева: Филогенетические отношения вирусов внутри семейств, (A) Aspiviridae , (B) Yue — и Qinviridae и (C) Rhabdoviridae. Справа: Геномная организация вирусных последовательностей, идентифицированных в этом исследовании, и репрезентативные виды, использованные в филогении. Для всех деревьев ветви масштабированы по количеству аминокислотных замен на участок, а деревья были укоренены в средней точке только для ясности. Звездочка указывает на поддержку узла >70% поддержки начальной загрузки.Метки наконечников выделены жирным шрифтом, когда структура генома показана справа. См. рисунок 3 для цветовой схемы. Вирусы, обнаруженные в ходе этого исследования, обозначены черным кружком на верхушке дерева. Для деревьев (A) и (B) тример C мотива RdRp каждой последовательности показан в скобках в конце метки кончика.

BmRV представляет собой частичную последовательность (693 нуклеотида), наиболее тесно связанную с неклассифицированным рабдоподобным вирусом Хубэй 2 (идентичность аминокислот 44%). Необходимы дополнительные доказательства, чтобы подтвердить, что BmRV является первым моховым рабдовирусом, но относительно низкая доля контаминантов в этой библиотеке (3% водорослей и 3% грибов) позволяет предположить, что этот вирус связан с растениями (рис. 2).В то время как 53% прочтений в библиотеке MgVV были связаны с грибами, филогенетическое положение MgVV предполагает, что оно происходит от растений (рис. 2, рис. 9C).

Serpentovirales
Aspiviridae

Мы идентифицировали aspi-подобную последовательность, названную Nees’ Pellia aspi-подобный вирус (NpAV). Был собран полный сегмент РНК1 (6989 нуклеотидов), хотя другие сегменты не были восстановлены (рис. 9А). NpAV наиболее близок к вирусу Rhizoctonia solani с отрицательной цепью 3 (аминокислотная идентичность: 22%) и базальнее всех неклассифицированных aspi-подобных вирусов, включая вирусы, обнаруженные в грибах, беспозвоночных и оомицетах.NpAV является первым aspi-подобным вирусом, идентифицированным в растениях за пределами покрытосеменных растений, и может составлять новую группу вирусов (рис. 9А). Примечательно, что в отличие от других аспивирусов, которые обладают последовательностью SDD в мотиве C RdRp — известной сигнатурой сегментированных РНК-вирусов с отрицательной цепью, — NpAV имеет последовательность GDD (рис. 9А).

Goujianvirales
Yueviridae

Последовательность юэ-подобного вируса, названная юэ-подобным вирусом, ассоциированным с луговым мхом (MsYV), была обнаружена в ликофите Selaginella Brlikevirus apoda и наиболее похожа на

3-ассоциированный с 0ueucemia вирус 1

(идентичность аминокислот: 26%).Филогенетический анализ подтверждает назначение MsYV в качестве первого юэвируса растений (рис. 9B)

Вторая частичная последовательность юэ-подобного вируса была обнаружена в библиотеке Pityrogramma trifoliata и названа юэ-подобным вирусом, ассоциированным с папоротником золотарника (GfYV). GfYV относится к группе вирусов, ассоциированных с оомицетами. В соответствии с qin-подобными вирусами, GfYV имеет мотив последовательности IDD (Ile-Asp-Asp) вместо обычного GDD (Gly-Asp-Asp) в каталитическом ядре своего RdRp, в то время как MsYV содержит SDD (Ser-Asp-Asp). Asp) таким же образом, как и многие yue-подобные вирусы (рис. 9B).Библиотеки, из которых были собраны GfYV и MsYV, загрязнены грибковыми прочтениями (5% и 21% соответственно), поскольку такое назначение хозяев производится с осторожностью (рис. 2). Прочтения, принадлежащие оомицетам, не обнаружены ни в одной библиотеке.

3.3.3 Вирусы с двухцепочечной РНК (дцРНК)
Durnavirales
Amalgaviridae

Мы обнаружили пять последовательностей, которые кластеризуются с амальгоподобными вирусами. Амальгавирус, ассоциированный с ликоподами (LycoAV), представляет собой частичный RdRp, содержащий последовательность, базальную для Amalgaviridae , и представляет собой первый амальгаподобный вирус среди ликофитов (рис. 10).Три амальгоподобные последовательности были обнаружены в транскриптомах зеленых и красных водорослей и кластере с колонией диатомовых водорослей, ассоциированной с dsRNA вируса 2 (фиг. 10). Как было отмечено в случае митохондриально-ассоциированного дцРНК-вируса Bryopsis и нескольких вирусов, ассоциированных с зелеными водорослями (78), при трансляции в аминокислоты с использованием митохондриального кода простейших присутствуют две перекрывающиеся ORF: первая, кодирующая гипотетический белок, а во-вторых, репликаза через -1 рибосомный сдвиг рамки считывания (79).Для двух амальгоподобных последовательностей, идентифицированных в этом исследовании — вируса Nucleotaenium eifelense (NueiV) и вируса Rhodella violacea (RhviV) — наблюдалась сходная структура, но мы не смогли идентифицировать какие-либо рибосомные мотивы сдвига рамки считывания ни в одной из последовательностей. Рисунок 10). Необходима дальнейшая работа, чтобы подтвердить, должны ли эти последовательности транслироваться через митохондриальный генетический код.

Рисунок 10.

Слева: филогенетические взаимоотношения вирусов отряда Durnavirales .Филогенетические деревья ML, основанные на белке репликации, показывают топологическое положение вирусоподобных последовательностей, обнаруженных в этом исследовании (черные кружки), в контексте их ближайших родственников. См. рисунок 3 для цветовой схемы. Зеленые звезды используются для обозначения последовательностей, которые были переведены с использованием митохондриального генетического кода простейших. Красные звездочки используются для обозначения последовательностей, для которых был описан сегмент, подобный белку оболочки dsRNA3. Все ветви масштабированы по количеству аминокислотных замен на сайт, и деревья были укоренены в средней точке только для ясности.Звездочка указывает на поддержку узла >70% поддержки начальной загрузки. Метки наконечников выделены жирным шрифтом, когда структура генома показана справа. Справа: геномная организация вирусных последовательностей, идентифицированных в этом исследовании, и репрезентативные виды, использованные в филогении.

Контиг, содержащий, по-видимому, полную кодирующую последовательность (3259 нуклеотидов) и мотивы RdRp, был собран в транскриптоме Woodsia scopulina и предварительно назван вирусом, ассоциированным с Woodsia Rocky Mountain (RmwPV).Предсказанная область RdRp (918-1921 нуклеотидов) RmvPV имеет сходство как с партитоподобными вирусами (например, Ustilaginoidea virens несегментированный вирус 2 , идентичность 26% а.о.), так и с неклассифицированным РНК-вирусом Phytophthora infestans 1 (42% а.о.). идентичность), который, как было показано, вероятно, представляет собой новое семейство вирусов (80). Сходство RmwPV с двумя, казалось бы, отдаленно родственными группами вирусов позволяет предположить, что к его положению в группе Durnavirales следует относиться с осторожностью (рис. 10).

Транскриптом, в котором был обнаружен RmwPV, контаминирован грибковыми прочтениями (10% (рис. 2). Если RmwPV был получен из контаминированных грибами, это могло бы потенциально объяснить филогенетическое положение RmwPV (рис. 10). Транскриптом Lycopodiella appressa в который был обнаружен LycoAV, заражен ридами, принадлежащими видам из различных групп наземных растений.Читы, принадлежащие наземным растениям, составляли 35% ридов, связанных с растениями, в то время как риды, связанные с ликоподами, составляли 65% (рис. 2).

Partitiviridae

Мы обнаружили 14 последовательностей, которые имеют сходство с представителями Partitiviridae . Для каждой из этих последовательностей были восстановлены полные сегменты дцРНК1 и дцРНК2. Десять последовательностей были обнаружены у нецветковых растений и объединены в дельтапартивирусы. Известно, что клада дельтпартитивирусов кодирует третий сегмент, состоящий из дивергентного полноразмерного капсидного белка dsRNA2 с неизвестной функцией (фиг. 10). Мы идентифицировали сегменты dsRNA3 в последовательностях, связанных с родственными хвойными деревьями, но не в последовательностях, обнаруженных в библиотеках мхов и ликофитов (рис. 10).Филогении, оцененные по кодирующим последовательностям dsRNA2 и dsRNA3, обнаруживают, по существу, ту же самую группировку, которая в значительной степени соответствует филогении хозяина (SI Figure 4). Мы расширили известный диапазон хозяев дельтапартивирусов, включив в него печеночников, мхов и ликофитов. Остальные последовательности были обнаружены у эвдикотов и кластеров с известными партитивирусами растений (рис. 10). Было установлено, что белый каммион заражен женьшенем и звездчаткой (31). Однако относительно низкая доля библиотеки, которую составляют эти контаминанты (<1%), предполагает, что маловероятно, что эти виды являются хозяевами WcPV (рис. 2).Нет никаких доказательств того, что другие обнаруженные частичные последовательности произошли от контаминантов.

Ghabrivirales
Chrysoviridae

Мы идентифицировали две частичные последовательности, которые имеют сходство с членами альфахризовирусов, обозначенных как Mesotaenium kramstae alphachyrso-подобный вирус (MkACV) и Tree fringewort alphachyrso-подобный вирус (TwwVorso-like alpha1

4). Полный сегмент РНК2 был восстановлен для MkACV, который имел сходство с p98 различных хризовирусов (фиг. 11).Сегмент РНК2 MkACV не содержал мотива «PGDGXCXXHX», обычно встречающегося в этом белке (81). Насколько нам известно, эти последовательности представляют собой первые хирсовирусы печеночников и водорослей. Хотя считывания, принадлежащие грибам, были обнаружены в библиотеках, из которых были собраны MkACV и TwACV, филогенетическое расположение вирусов предполагает, что они произошли от растений (рис. 2, рис. 11).

Рисунок 11.

Слева: филогенетические взаимоотношения вирусов отряда Ghabrivirales .(A) филогения Chrysoviridae, (B) филогения на уровне порядка. Филогенетические деревья ML, основанные на белке репликации, показывают топологическое положение вирусоподобных последовательностей, обнаруженных в этом исследовании (черные кружки), в контексте их ближайших родственников. См. рисунок 3 для цветовой схемы. Зеленые звезды используются для обозначения последовательностей, которые были переведены с использованием митохондриального генетического кода простейших. Все ветви масштабированы по количеству аминокислотных замен на сайт, и деревья были укоренены в средней точке только для ясности.Звездочка указывает на поддержку узла >70% поддержки начальной загрузки. Таксономические названия вирусов указаны справа. Справа: геномная организация вирусных последовательностей, идентифицированных в этом исследовании, и репрезентативные виды, использованные в филогении.

Totiviridae

Тринадцать последовательностей, имеющих сходство с тоти-подобными вирусами, были обнаружены в транскриптомах восьми красных и зеленых водорослей. Все последовательности имеют менее чем 50% аминокислотную идентичность в своей кодирующей последовательности, поэтому мы рассматриваем каждую из них как предполагаемые тоти-подобные вирусы.Среди этих последовательностей четыре кластера с Delisea pulchra totivirus IndA (AMB17469.1) образуют ассоциированную с красными водорослями кладу, базальную для тотивирусов (фиг. 11). Gracilaria vermiculophylla toti-подобный вирус (GrveTV) вместе с тотивирусом красных водорослей 1 (BBZ

) образуют сестринскую группу по отношению к простейшим, заражающим лейшманиовирусы (рис. 11). Остальные последовательности филогенетически расположены по всему дереву тоти-подобных вирусов, обычно занимая базальные позиции (рис. 11).

Prasiola crispa контаминирован грибками Candida albicans . Тоти-подобный вирус Prasiola crispa (PrcrTV), кластеры с неклассифицированными вирусами простейших, грибков, беспозвоночных и водорослей, включая тоти-подобный вирус морского мха Элкхорна (EsmTV) (рис. 2, рис. 11). Транскриптом Kappaphycus alvarezii, в котором был обнаружен EsmTV, не показал признаков загрязнения, что позволяет предположить, что PrcrTV также может быть получен из водорослей (рис. 2).Транскриптом Mazzaella japonica , в котором были обнаружены toti-подобных вирусов красных водорослей 2 : 3 (RedTV2/3), преимущественно состоял из прочтений, ассоциированных с красными водорослями рода Chondrus. Поскольку >99% прочтений в этой библиотеке принадлежат видам красных водорослей, RedTV2 и RedTV3 были отнесены к этой группе. Транскриптом Porphyridium purpureum сильно загрязнен ридами, принадлежащими цветковым растениям и неопознанному клонирующему вектору (M10197.1) (рис. 2). Филогенетическое расположение вирусов, обнаруженных в этом транскриптоме ( Porphyridium purpureum toti-подобный вирус 1 и 2), указывает на то, что они произошли от красных водорослей, а не от цветковых растений (рис. 11).

3.4 Долгосрочные эволюционные отношения вирус-хозяин

Для изучения частоты межвидовой передачи и ко-дивергенции среди вирусов растений мы оценили танглограммы, которые изображают пары корневых филогенетических деревьев, отображающих эволюционные отношения между семейством вирусов и их хосты.Это выявило межвидовую передачу как преобладающее эволюционное событие, предсказанное среди всех проанализированных групп РНК-вирусов (медиана 65%, диапазон 46%-79%) (рис. 12). Межвидовая передача была наиболее частой у Betaflexiviridae (79%) и подсемейства Betarhabdovirinae (79%). Ко-дивергенция вирус-хозяин (медиана 23%, диапазон 14–29%) и, в меньшей степени, дупликация (т. е. видообразование) (медиана 4,6%, диапазон 1,4–24%) и события исчезновения (медиана 2,9%, диапазон 0%-11%) были обнаружены в семействах вирусов растений (рис. 12).Ко-дивергенция чаще всего прогнозировалась для Benyviridae и Tymoviridae , что составляет 29% и 26% событий соответственно. Важно, однако, то, что результаты нашего кофилогенетического анализа, несомненно, зависят от образца вирусов растений и, вероятно, будут меняться по мере увеличения числа идентифицированных вирусов растений.

Рисунок 12.

(A) Танглограмма корневых филогенетических деревьев для выбранных групп вирусов и их хозяев. Линии и ветви окрашены в соответствии с кладой-хозяином.Функция кофило, реализованная в phytools (v0.7-80), использовалась для максимального соответствия между филогениями хозяина (слева) и вируса (справа). На дополнительном рисунке 5 представлены имена хозяев и вирусов, а также дополнительные танглограммы для Secoviridae и Rhabdoviridae . (Б). Анализ примирения отдельных групп вирусов. Гистограммы иллюстрируют диапазон доли возможных событий и окрашиваются в зависимости от типа события.

4. Обсуждение

Наша способность реконструировать эволюционную историю вирусов растений и понять движущие силы их появления была ограничена неадекватным отбором образцов среди огромного существующего разнообразия видов растений.Здесь мы представляем крупномасштабный проект по обнаружению вирусов, основанный на добыче транскриптомов со всего царства растений. При этом мы идентифицировали 104 потенциально новых вида вирусов. Мы значительно расширили известный диапазон хозяев из 13 семейств вирусов, включив теперь в него низшие растения, и расширили еще четыре семейства вирусов, включив ассоциации хозяев с водорослями. Мы также находим первое свидетельство существования белка-переносчика с предсказанной молекулярной массой ~30 кДа (далее именуемой «30K MP») в вирусе несосудистых растений.В совокупности эти новые знания улучшают наше понимание разнообразия РНК-вирусов среди архепластид.

4.1 РНК-вирусы широко распространены в низших линиях растений

На сегодняшний день исследования вирусов в основных линиях растений (а именно папоротниках, мохообразных и водорослях) выявили лишь минимальное распространение (+)РНК-вирусов (5, 17, 20, 78 , 82, 83), подтверждая идею о том, что РНК-виромы у покрытосеменных эволюционировали по мере их диверсификации в течение мелового периода (84). Тем не менее, наши результаты потенциально бросают вызов этой парадигме, поскольку мы обнаружили первые доказательства наличия наборов вирусов (+) ssRNA в низших растениях и водорослях, подразумевая, что эти группы связаны с более старыми линиями растений.Некоторые из этих вирусов имеют глубокое разветвление и располагаются базально по отношению к вирусам, заражающим покрытосеменные (например, LycoAV и LyBuV) на филогенетических деревьях. Другие вирусы, обнаруженные здесь, занимают неоднозначные позиции между установленными семействами вирусов растений (например, OnV) или группируются в больших количествах, образуя новые клады, связанные с растениями (например, Viridisbunyaviridae в Bunyavirales ). Бенивирусы обычно передаются корневыми плазмодиофоридами Polymyxa betae и Polymyxa graminis (85, 86).Фитомиксиды (плазмодиофоры и фагомиксиды) являются паразитами растений, диатомовых водорослей, оомицетов и бурых водорослей, и было показано, что они демонстрируют смену хозяина между царствами (например, между покрытосеменными и оомицетами) (87). Таким образом, плазмодиофоры могут быть средством межвидовой передачи между водными простейшими и наземными растениями (5). FeBV, beny-подобный вирус, идентифицированный в этом исследовании, сформировал кладу вместе с вирусом полосатой мозаики пшеницы , отличной от представителей рода Benyvirus .Расшифровка эволюционной истории и способа передачи beny-подобных вирусов низших растений потребует дальнейших исследований с особым упором на эти таксоны. Интересно, что ни в одной из библиотек, из которых мы собрали beny-подобный вирус, не было обнаружено считываний, связанных с плазмодиофоридами. LjBV и WasBV, по-видимому, отдаленно связаны с бенивирусами. Эти вирусы группируются с набором неклассифицированных вирусов, собранных в результате исследования метатранскриптома почвы, что позволяет предположить, что, как и бенивирусы, эта большая группа неклассифицированных вирусов может включать переносимых через почву паразитов, таких как плазмодиофоры (88).Наше обнаружение тимовиридоподобных последовательностей в ликофитах, мохообразных и бурых водорослях резко расширяет известный диапазон хозяев Tymovirales . Некоторые из этих вирусов были похожи на неклассифицированные виды Riboviria, собранные в результате недавнего исследования ризосферы и детритосферы почвы овса обыкновенного (88) (рис. 4). Метатранскриптом секвенированных образцов почвы из исследования дикого овса в основном состоял из Viridiplantae, грибов, Amoebozoa, протистов, нематод и других эукариот.Таким образом, использование филогенетических кластеров для определения ассоциаций хозяев наших вирусов остается сложной задачей. Действительно, эти вирусы могут возникать в результате заражения другими эукариотами (например, грибами или беспозвоночными), хотя мы не нашли последовательных доказательств среди этих вирусов (рис. 2). Если предположить, что эти вирусы связаны с растениями, их филогенетический образец предполагает, что они могли возникнуть в результате передачи через царство, которое часто встречается у Alsuviricetes.

Частичный дельтафлекси-подобный вирус, обнаруженный нами в P.agnata (PaADV) заслуживает особого внимания. Известно, что дельтафлексивирусы инфицируют только грибы, хотя в метатранскриптоме P. agnata не было обнаружено прочтений, связанных с грибами (рис. 2). Считается, что семейства миковирусов Delta — и Gammaflexiviridae произошли от растительных альфа- и бетафлексивиридов путем межвидовой передачи (5, 89)). Таким образом, PaAGV потенциально может представлять собой промежуточное звено между флексивирусами растений и грибов или, возможно, более позднюю передачу грибов растениям.Поскольку для этого вируса был собран только фрагмент гена полимеразы, дальнейшая работа должна подтвердить наличие PaAGV и его филогенетическое положение.

4.2 Распространение

Mitoviridae на ликофитов-хозяев

Анализ митовирусоподобных неретровирусных эндогенных РНК-вирусных элементов (NERVE) показал, что происхождение растительных митовирусов NERVE было единственным горизонтальным переносом от грибкового митовируса до возникновения сосудистых растений в раннем силуре, примерно 400 млн лет назад (90).Данные о современных митовирусах в цветковых растениях и папоротниках опровергают эту точку зрения, предполагая, что непосредственными предками растительных митовирусов NERVE являются растительные, а не грибковые митовирусы (16). Действительно, передача от растения к грибу устранит конфликты кодов между грибами и митохондриальными генетическими кодами растений (76). Здесь мы демонстрируем существование низшей сестринской клады, связанной с растениями, для митовирусов покрытосеменных растений и NERVE. Эта клада включает митовирус, связанный с плауном, наиболее примитивную последовательность митовируса растений на сегодняшний день.Этот вывод согласуется с оценкой происхождения растительных митовирусов NERVE, возникших еще на этапе эволюции косолапых (90). Недавнее обнаружение митовирусов в зеленых водорослях, включая BopiMV в этом исследовании, подчеркивает широкий спектр митовирусов-хозяев (78, 83). Филогенетическое положение этих вирусов и отсутствие NERVE из этих групп позволяют предположить, что они не являются предками митовирусов наземных растений и NERVE.

4.4 Создание нового семейства вирусов в

Bunyavirales : Viridisbunyaviridae

Мы идентифицировали 16 bunya-подобных вирусов, собранных из шести библиотек несосудистых растений, включая виды печеночников, мхов и ликофитов.Эти вирусы образуют новую кладу внутри Bunyavirales и представляют собой первые вирусы в этом порядке, связанные с низшими растениями. Эта клада, вероятно, представляет собой новое семейство вирусов, которое мы предварительно назвали Viridisbunyaviridae. Несколько библиотек содержали до пяти различных вирусов (каждый из которых имел <70% идентичности нуклеотидов). Вирусные коинфекции часто наблюдаются у растений и были зарегистрированы у ближайших родственников этих вирусов, Deltamycobunyaviridae (91, 92).Как и в предыдущих исследованиях, нам удалось восстановить только L-сегмент буньявируса (92, 93). Необходимы дальнейшие исследования, чтобы восстановить недостающие сегменты малого и среднего размера и подтвердить наличие смешанных инфекций у растений.

4.5 Открытие первого транспортного белка массой 30 кДа в несосудистых растениях

Благодаря открытию вирусов, ассоциированных с низшими растениями, мы получили представление о том, как эволюционировали структура генома и состав современных вирусов цветковых растений.Обнаружение сековиридоподобных последовательностей у мохообразных и папоротников представляет собой первое появление сековирусов растений за пределами покрытосеменных растений и первое свидетельство гомолога 30K MP у несосудистых растений. Эти белки способствуют перемещению вирусов от клетки к клетке в растениях. Например, MP вируса мозаики огурца увеличивает предел исключения размеров плазмодесм, позволяя вирусным частицам проходить через клеточные стенки (94). На сегодняшний день гомологи 30K MP были обнаружены только в растительных вирусах, заражающих покрытосеменные растения ликофитам (17, 95).Необходима дальнейшая работа, чтобы подтвердить наличие и функцию 30K MP в вирусах, поражающих мохообразные и другие низшие растения.

4.6 Обнаружение сегментов дцРНК3 дельтапартитивируса в голосеменных, но не в несосудистых растениях

Наше открытие шести трехсегментных видов дельтапартитивируса дает представление об эволюции сегмента дцРНК3 дельтапартитивируса. Сегменты dsRNA3 были обнаружены у нескольких альфа- и дельтапартивирусов, поражающих цветковые растения (96–99).Эти сегменты обычно кодируют капсидный белок полной длины или, в случае alphapartitivirus Rosellinia necatrix partitivirus 2 , укороченную версию RdRp, которая может служить интерферирующей РНК (100). Существуют некоторые споры относительно источника сегментов дцРНК3, в частности, являются ли они сателлитными вирусами, кооптирующими RdRp коинфицирующих вирусов-помощников, или что дополнительный сегмент является результатом коинфекции двух разных партитивирусов растений и второго RdRp. -кодирующий сегмент теряется после первоначального заражения (101).Впервые мы находим сегменты dsRNA3 в вирусах, связанных с хвойными, но не в вирусах, обнаруженных в низших растениях, включая мохообразные и ликофиты. Отсутствие dsRNA3 у несосудистых растений означает, что, возможно, этот сегмент развился после дивергенции сосудистых и несосудистых растений в силурийском периоде (102). Возможно, что сегменты dsRNA3 существуют для дельтапартивирусов, заражающих несосудистые растения, но не были обнаружены из-за большой степени расхождения между этим сегментом и эталонными последовательностями (в том числе обнаруженными в этом исследовании).Тем не менее, сегменты dsRNA1 и dsRNA2 предполагаемых дельтапартивирусов низших растений имеют >50% идентичности аа с трехсегментными дельтапартивирусами, что значительно выше предела обнаружения для таких инструментов, как Diamond BlastX (37). Сегменты дцРНК3 обычно кажутся не более расходящимися, чем сегменты дцРНК2, поэтому маловероятно, что мы сможем обнаружить сегменты дцРНК1 и дцРНК2 без обнаружения дцРНК3. Необходима дальнейшая работа, чтобы подтвердить наличие сегментов dsRNA3 дельтапартитивируса.

4.7 Обнаружение несегментированного варикозоподобного вируса у папоротников и печеночников

Наконец, недавно открытый варикозноподобный голосеменный вирус Pinus flexilis 1 семейства Rhabdoviridae содержит несегментированный би- сегментированная структура варикозовирусов (25, 103). Мы обнаруживаем двухсегментную структуру варикозоподобных вирусов впервые у папоротников и печеночников (TfVV и MgVV), которые предшествуют голосеменным растениям.

4.8 Предостережения

Важно отметить, что данные, созданные в соответствии с 1KP, не были специально созданы для обнаружения вирусов, поэтому существуют важные предостережения, связанные с методами и метатранскриптомными данными, извлекаемыми для вирусных контигов. Например, поскольку аксеновые культуры в большинстве случаев не являются жизнеспособным вариантом, образцы 1KP обычно загрязнены нуклеиновыми кислотами, принадлежащими видам бактерий, грибков и насекомых. Мы решили эту проблему, используя комбинацию измерений численности хозяина/вируса и филогенетических анализов, чтобы повысить точность отнесения вируса к хозяину.Для большинства описанных вирусов филогенетическое размещение в семействах вирусов, заражающих растения, убедительно подтверждает их связь с растениями. Однако некоторые из вирусов, обнаруженных в водорослях и низших растениях, были связаны с линиями, которые, как известно, инфицируют беспозвоночных и грибы, или с неклассифицированными вирусами, извлеченными из образцов окружающей среды. Связь вирусов низших растений и водорослей с вирусами грибов и беспозвоночных может отражать отсутствие вирусов водорослей и низших растений в базах данных эталонных последовательностей.Требуется экспериментальное подтверждение, чтобы официально отнести вирусы, обнаруженные в этом исследовании, к их хозяевам.

Средняя глубина секвенирования библиотек 1KP составляла 1,99 гигабаз последовательности на образец (диапазон 1,3–3,0), что ниже, чем во многих других исследованиях по обнаружению вирусов (6, 104, 105). Было показано, что глубина секвенирования коррелирует со способностью обнаруживать вирусы, присутствующие в небольшом количестве (106, 107). Кроме того, большая часть обнаруженных вирусных транскриптов была получена из вирусов, чьи полноразмерные геномные или субгеномные мРНК были полиаденилированы на 3′-конце (SI Table 4, Figure 1).Хотя это было ожидаемо (т. е. библиотеки, созданные в рамках инициативы 1KP, были приготовлены из полиА+ РНК), это ограничивало обнаружение неполиаденилированных вирусов (например, дцРНК, дцДНК) и, возможно, способствовало отсутствию последовательностей фикоднавирусов, обнаруженных в водорослях. 107).

Чтобы уменьшить вычислительную нагрузку сборки, мы попытались удалить операции чтения, связанные с хостом, перед сборкой contig, сопоставив их с каркасами хоста, предоставленными инициативой 1KP. Хотя этот шаг снижает вероятность ложноположительного обнаружения вируса, он также рискует удалить считывания вирусов, особенно вирусов растений с обратной транскрипцией (108).В то время как мы часто обнаруживали транскрипты, связанные с обратно транскрибирующим семейством Caulimoviridae, не было обнаружено ни одного члена Metaviridae или Pseudoviridae .

Финансирование

J.C.O.M. был поддержан Фондом микробиологических исследований Уильяма Маклея из Линнеевского общества Нового Южного Уэльса. Р.В.Г. был профинансирован премией Discovery Early Career Researcher Award (DECRA) (DE170100208) и E.C.H. был профинансирован стипендией лауреатов австралийской премии ARC (FL170100022) Австралийского исследовательского совета.Дж.Л.Г. финансировалось стипендией Резерфордского Королевского общества Новой Зеландии (RDF-20-UOO-007).

Дополнительная информация

Дополнительный рисунок 1. (A) Филограмма белка тройного блока генов (TGB) 1. Филогенетические деревья ML показывают топологическое положение недавно обнаруженной последовательности TGB в томатном папоротнике (черный круг) в окружение ближайших родственников. (B) Филограмма белков оболочки вируса Tymoviridae (CP). Филогенетические деревья ML показывают топологическое положение вновь обнаруженных последовательностей CP в (черный кружок) в контексте ближайших родственников.Ветви выделены для представления таксономии вирусов (макулавирус = зеленый, марафивирус = оранжевый, тимовирус = красный и неклассифицированный = серый). Для каждого цвета более светлый оттенок означает, что этот вирус связан с этим родом, но формально не отнесен к нему. (C) Филограмма белка оболочки вируса, ассоциированного с Oxera neriifolia (CP). Филогенетические деревья ML показывают топологическое положение вновь открытой последовательности CP (черный кружок) в контексте ближайших родственников. Для всех деревьев ветви масштабированы по количеству аминокислотных замен на участок, а деревья были укоренены в средней точке только для ясности.Цифры в узлах указывают на поддержку начальной загрузки более 70% (1000 повторов).

Дополнительный рисунок 2. Множественное выравнивание последовательностей консервативных аминокислотных мотивов в областях РНК-зависимой РНК-полимеразы (RdRp) митовирусов, обнаруженных в этом исследовании, наряду с эталонными митовирусами. Полоса над каждым остатком становится зеленой, если 100 % остатков в этом столбце идентичны, зелено-коричневой, если они составляют 30–99 %, и красной, если меньше 30 %. Номера под каждым разделом соответствуют областям, содержащим мотивы, указанные в (72).

Дополнительный рисунок 3. (A) Филогенетические взаимоотношения вирусов, идентифицированных в семействах вирусов Potyviridae и Tombusviridae . Филогенетические деревья ML, основанные на выравнивании аминокислотных последовательностей белка RdRp, показывают топологическое положение обнаруженных вирусоподобных последовательностей (черные кружки) из этого исследования в контексте их ближайших родственников. См. рисунок 3 для цветовой схемы. Все ветви масштабированы по количеству аминокислотных замен на сайт, и деревья были укоренены в средней точке только для ясности.Звездочка указывает на поддержку узла >70% поддержки начальной загрузки.

Дополнительный рисунок 4. Филограмма дельтапартициоподобного вируса (A) белок оболочки/РНК2 (CP) и (B) РНК3/белок оболочки 2. Филогенетические деревья ML показывают топологическое положение недавно обнаруженных последовательностей CP в ( черный круг) в разрезе ближайших родственников. Все ветви масштабированы по количеству аминокислотных замен на сайт, и деревья были укоренены в средней точке только для ясности. Цифры в узлах указывают на поддержку начальной загрузки более 70% (1000 повторов).

Дополнительный рисунок 5. Танглограмма корневых филогенетических деревьев для избранных семейств вирусов и их хозяев. Линии и ветви окрашены в соответствии с кладой-хозяином. Функция кофило, реализованная в phytools (v0.7-80), использовалась для максимального соответствия между филогениями хозяина (слева) и вируса (справа).

Дополнительная таблица 1. Присвоение клады всем видам Инициативы по транскриптомам тысячи растений (1KP), для которых был обнаружен вирус.

Дополнительная таблица 2. Сводная информация по каждой проанализированной библиотеке инициативы One Thousand Plant Transcriptomes (1KP).

Дополнительная таблица 3. Доля транскриптов и численность каждого семейства растительных вирусов.

Дополнительная таблица 4. Сводная таблица вирусов, обнаруженных в этом исследовании.

Дополнительная таблица 5. выравнивания.Эта работа была бы невозможна без данных, щедро предоставленных Инициативой «Тысяча транскриптомов растений».

Ссылки

  1. 1.↵
  2. 2.↵
  3. 3.↵

    Мифсуд JCO. 2020. Исследования виросферы растений.

  4. 4.
  5. 5.
  6. 6.
  7. 7.
  8. 8. 80178
  9. 9.
  10. 10.
  11. 11. 9104
  12. . Ян Дж., Чен Х, Сяо И, Ю Зи, Хэ И, Чжао М, Лу Дж.2020. Виром прибрежной экосистемы фитосообщества древнего канала.

  13. 12.
  14. 13.
  15. 14.
  16. 15.
  17. 16.
  18. 17. 17.
  19. 18. 8.
  20. 71171111111111118.
  21. .
  22. 22. Применение
  23. 23.
  24. 24.
  25. 25.
  26. 26.
  27. 27.
  28. 28.
  29. 29.
  30. 28. Применение
  31. 29.
  32. 28.
  33. 29.
  34. 28.
  35. . .↵
  36. 33.↵
  37. 34.↵
  38. 35.↵
  39. 36.↵ 37.↵
  40. 38.↵ 39.↵
  41. 40.↵ RStudio Т. 2020. RStudio: комплексное развитие для Р.

  42. 41. Команда RC . 2013. R: Язык и среда для статистических вычислений. Вена, Австрия.

  43. 42.↵ 43.↵
  44. 44.↵ 45.↵
  45. 46.↵ 47.↵
  46. 48.↵ 49.↵
  47. 50.↵ 51 .↵
  48. 52.
  49. 53. Применение
  50. 54.
  51. 55.
  52. 56.
  53. 57. 87.
  54. 58..
  55. 59. инструмент для рисования, версия 1.4.0. Институт эволюционной биологии Эдинбургского университета.

  56. 60. 80178
  57. 61.
  58. 62.
  59. 63.
  60. 64.
  61. 65.
  62. 66. 80178
  63. 65.
  64. 64.
  65. 65.
  66. 64.
  67. . .↵
  68. 70.↵
  69. 71.
  70. 72.
  71. 73.
  72. 74.
  73. 75.
  74. 76.
  75. 77. 77.
  76. 78.
  77. 77.
  78. 78. 9018 917. 77.
  79. 78.
  80. 77.
  81. 78.
  82. . 77. 77.
  83. 78.
  84. 77. 77.
  85. 76.
  86. 77. 77. 77.
  87. 76.
  88. 77. 77. 77.
  89. 76.
  90. 77. 77. 77.
  91. 82.↵ 83.↵
  92. 84.↵ 85.↵
  93. 86.↵ 87.↵
  94. 88.↵ 89.↵
  95. 90.↵ 91.↵
  96. 92.↵
  97. 93.↵
  98. 94.↵
  99. 95.↵
  100. 96.↵
  101. 97. 8 91917
      78. 98.Тая
    • 100. 100178
    • 101. 100178
    • 102.
    • 103.
    • 104.
    • 105. 100178
    • 106.
    • 105. 100178
    • 106.
    • 105. 100178
    • 106.
    • 9171 105. 100178
    • 106.
    • 171 105.
    • . ↵
    • 110. ↵

Дополнительные ссылки

  1. 1.

Что такое вирус и что делает его опасным и полезным?

Автор: Get Science Staff. Первоначально эта статья была опубликована на сайте Get Science

. Даже самые здоровые люди иногда борются с простудой или гриппом, которые вызываются вирусами.В случае насморка чаще всего виновником является риновирус. В случае с гриппом это различные варианты вируса гриппа. И это всего лишь два типа вирусов, населяющих наш мир, включая полиомиелит, бешенство, вирус Зика и лихорадку Эбола. Но что такое вирус? Чем он отличается от бактерий? И как может микроб, который считается одним из самых примитивных организмов на нашей планете, причинять столько вреда нашему телу? Читайте дальше, чтобы узнать, что делает вирусы опасными и полезными.

Основы

Вирус представляет собой набор генетического кода в форме ДНК или РНК, заключенный в белковую оболочку, известную как капсид. Но, в отличие от бактерий, вирус не может воспроизводить себя без вторжения в клетку-хозяина, потому что у него отсутствуют некоторые важные механизмы метаболизма и репликации.

Из-за этого было много споров о том, действительно ли вирусы «живые» — и даже правила того, что делает вирус видом и откуда он берется, несколько нетипичны.Например, в то время как виды растений, животных или бактерий обычно группируются в соответствии с физическими и генетическими признаками, «виды» вирусов (их более 3600) также могут быть сгруппированы вместе в соответствии с типом хозяина, в котором они размножаются.

Частица мимивируса, полученная с помощью электронной микроскопии. Открытие в 1992 году этого вируса — крупнейшего и самого сложного вируса, обнаруженного на сегодняшний день — показало, что этот вирус был удивительно близок к тому, чтобы преодолеть порог способности размножаться без клетки-хозяина.(Фото предоставлено Ghigo E, et al.)

Страшный

Будь то риновирус, вызывающий обычную простуду, или вирус, вызывающий более страшное заболевание, такое как лихорадка Эбола, механизм одинаков. Когда вирус вступает в контакт с клеткой-хозяином, он вставляет свой генетический материал в хозяина, заставляя инфицированную клетку воспроизводить генетический материал и белки вируса. Эти воспроизведенные вирусы затем вырываются из инфицированной клетки и распространяются на другие клетки.

В случае лихорадки Эбола вирус ингибирует интерферон, сигнальный белок, который обычно сдерживает распространение патогенов.И поскольку вирус распространяется по всему телу, он может вызвать один из самых ужасающих симптомов лихорадки Эбола — кровотечение. И контакт с этими биологическими жидкостями может передать вирус другим. Вирусы достигают всего этого, несмотря на свой крошечный размер — от 10 до 100 раз меньше, чем бактерии, и только недавно стали видны в высоком разрешении.

Полезное

Несмотря на способность некоторых вирусов наносить ущерб нашему здоровью, та же самая способность доставлять генетический материал в клетки-хозяева стала бесценным инструментом.На самом деле многие вирусы не поражают человека или не являются патогенными, то есть не вызывают заболевания.

Некоторые из этих непатогенных вирусов, такие как аденоассоциированный вирус (AAV), стали важным инструментом для понимания того, как работает геном человека, а также для изучения и применения генной терапии из-за способности вируса проникать в клетки-хозяева. реплицировать их ДНК или РНК.

Это свойство — то самое свойство, которое делает патогенные вирусы столь проблематичными для их хозяина — теперь используется в генной терапии, используя вирусы в качестве векторов, переносящих здоровые гены для замены дефектных.AAV уникален тем, что принадлежит к группе вирусов, которым для заражения требуется присутствие «вспомогательного» вируса. По этой причине не было показано, что AAV вызывает заболевания у людей.

Итак, несмотря на то, что вирусы являются причиной многих болезней, наши растущие знания о них и о том, как они размножаются, также открыли двери для использования свойств этих микробов для лечения.

Направления исследований | UW Микробиология

ВИРУСОЛОГИЯ

Вирусные инфекции являются основной причиной заболеваний человека.Понимание их биологии, механизмов патогенеза, эпидемиологии и взаимодействия с иммунной системой имеет решающее значение для разработки вакцин и противовирусных препаратов для лечения вирусных заболеваний. Кроме того, область вирусологии дала огромное представление о клеточной биологии, иммунологии, генетике, биологии рака и многих других областях. НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ , чтобы просмотреть наши преподаватели с исследовательскими программами, ориентированными на вирусологию. Конкретные области вирусологии, изучаемые нашим факультетом, включают:

Вирусный патогенез, вакцины и противовирусные препараты Вирусы наиболее известны благодаря многим заболеваниям, которые они вызывают.Они варьируются от вездесущей, но в целом безвредной простуды до более редких и смертельных заболеваний, таких как лихорадка Эбола. Наш факультет подходит к проблеме понимания того, как вирусы вызывают заболевание или не вызывают заболевания, используя клеточную культуру, модели животных и эпидемиологию для изучения вклада как хозяина, так и вируса. Мы используем различные методы, включая целенаправленные исследования отдельных переменных и интегрированную методологию системной биологии. Понимая, как вирусы вызывают болезни, наш факультет ищет новые пути лечения и разработки нашего лучшего оружия против вирусов, а именно вакцин.Основные патогены, которые исследуются в наших лабораториях, включают среди прочих ВИЧ и другие ретровирусы, вирус гриппа, поксвирусы, герпесвирусы, вирус Западного Нила, вирус Эбола, папилломавирусы, полиомавирусы и аденовирусы.

Вирусная онкология   Известно, что вирусы вызывают около 20% случаев рака у человека, и в настоящее время ведутся исследования, которые могут выявить новые связи между вирусами и раком. Исследования онкогенной активности вирусов продолжают открывать новое понимание клеточной биологии и биологии рака невирусного происхождения.Основные онкогенные вирусы, на которых сосредоточены наши лаборатории, включают вирусы герпеса, EBV и KSHV; вирус папилломы человека; полиомавирусы человека; вирус гепатита В; и вирус гепатита С.

Вирусная эволюция   Многие вирусы быстро эволюционируют как в пределах одного зараженного хоста, так и в популяции хостов. Другие вирусы медленно эволюционируют вместе со своими хозяевами. Вирусная эволюция оказывает большое влияние на появление новых вирусных заболеваний и является важным фактором в стратегиях лечения и разработке вакцин.Понимая эволюцию вирусов, наши лаборатории надеются, что смогут отслеживать или прогнозировать появление новых патогенных штаммов известных вирусов, а также разрабатывать вакцины и стратегии лечения.

Молекулярная и структурная вирусология Чтобы понять, как вирусы размножаются и вызывают заболевания, мы должны выяснить их структуру и биохимию их белков. Кроме того, уникальные свойства некоторых вирусных ферментов сделали их бесценными инструментами молекулярной биологии.Наши лаборатории используют передовые биофизические и биохимические методы, чтобы определить, что заставляет вирусы тикать.

БАКТЕРИОЛОГИЯ

Необычайный спектр процессов, на которые влияют бактерии и археи, простирается от таких больших и сложных систем, как наш климат и здоровье, до таких мелочей, как запах некоторых из наших любимых сыров. НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ , чтобы просмотреть список наших преподавателей, изучающих эти удивительные микроскопические организмы. Аспекты бактериологии, представленные нашим факультетом, включают:

Бактериальная физиология Распространенное заблуждение состоит в том, что бактерии являются примитивными формами жизни по сравнению с эукариотическими видами.На самом деле бактерии — это высокоразвитые организмы, которые чувствуют и реагируют на удивительное количество разнообразных раздражителей. Наши исследователи изучают процессы, начиная от источников и последствий мутаций и заканчивая механизмами, с помощью которых бактерии преобразуют сигналы в действия и общаются друг с другом. Чем ближе мы смотрим на этих очаровательных микробов, тем яснее становится, что их сложность действительно недооценивается.

Бактериальный патогенез Наш отдел имеет богатую и легендарную историю исследований бактериального патогенеза, начиная с самых ранних исследований вирулентности, придаваемой плазмидами, и первой демонстрации переноса ДНК от бактерий к растениям.Сегодня наши исследователи продолжают вносить основной вклад в эту область — исследование сложных молекулярных взаимодействий важных патогенов, таких как Salmonella , Staphylococcus , Yersinia , Listeria , Pseudomonas , Acinetobacter 44444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444 Helicobacter , Burkholderia и микобактерии с их хозяевами. Эти бактерии являются одними из наиболее важных глобальных причин заболеваемости и смертности в современном мире.

Бактериальная эволюция  По оценкам, на Земле насчитывается 10 30 бактерий, а время деления этих организмов иногда составляет всего 20 минут, поэтому в любой момент времени происходит невероятное количество бактериальной эволюции. Последствия бактериальной эволюции многочисленны. Примеры включают наше понимание происхождения многоклеточной жизни и недавний рост устойчивости к антибиотикам. Наши преподаватели, специализирующиеся в этой области, заинтересованы в понимании молекулярных механизмов, с помощью которых бактерии адаптируются и развиваются, а также в значении эволюции бактерий для инфекционных заболеваний и бактериальной экологии.

Микробная экология Новые технологии визуализации и геномики позволяют нам получить беспрецедентное представление о том, как бактерии и археи заселяют и взаимодействуют с живыми и неживыми компонентами окружающей их среды. Наши исследователи изучают поведение и динамику бактериальных сообществ, а также метаболические последствия роста в различных экологических нишах.

Откуда взялись вирусы?

АБ Биология 20 (2007 г., обновлено в 2014 г.) 11 Блок B: Экосистемы и изменение популяции

АБ Биология 30 (2007 г., обновлено в 2014 г.) 12 Модуль D: Население и динамика сообщества

АБ Наука о знаниях и трудоустройстве 20–4 (2006 г.) 11 Блок C: Защита от болезней и здоровье человека

АБ Наука о знаниях и трудоустройстве 8, 9 (пересмотрено в 2009 г.) 9 Раздел A: Биологическое разнообразие

АБ Наука 20 (2007 г., обновлено в 2014 г.) 11 Раздел D: Изменения в живых системах

АБ Наука 24 (2003 г., обновлено в 2014 г.) 11 Блок C: Защита от болезней и здоровье человека

АБ Наука 7-8-9 (2003 г., обновлено в 2014 г.) 9 Раздел A: Биологическое разнообразие

г. до н.э. Науки о жизни 11 (июнь 2018 г.) 11 Большая идея: эволюция происходит на уровне популяции.

г. до н.э. Науки о жизни 11 (июнь 2018 г.) 11 Большая идея: Жизнь — это результат взаимодействия на молекулярном и клеточном уровнях.

г. до н.э. Естествознание, 7 класс (июнь 2016 г.) 7 Большая идея: эволюция путем естественного отбора объясняет разнообразие и выживание живых существ.

МБ Биология 12 класс (2011) 12 Раздел 2: Механизмы наследования

МБ Биология 12 класс (2011) 12 Блок 3: Эволюционная теория и биоразнообразие

Обратите внимание Биология 122/121 (2008) 12 Модуль 1: Генетическая преемственность

Обратите внимание Биология 122/121 (2008) 12 Блок 2: Эволюция, изменение и разнообразие

Обратите внимание Введение в науку об окружающей среде 120 (2012) 12 Блок 2: Устойчивое развитие

Нидерланды Биология 3201 (2004) 12 Модуль 3: Генетическая преемственность

Нидерланды Биология 3201 (2004) 12 Модуль 4: Эволюция, изменение и разнообразие

Нидерланды Наука 2200 (2004) 11 Раздел 1: Экосистемы

Н.С. Биология 12 (2012) 12 Модуль 3: Генетическая преемственность

Н.С. Биология 12 (2012) 12 Модуль 4: Эволюция, изменение и разнообразие

Н.С. Наука 7 класс (2020) 7 Учащиеся будут анализировать теорию частиц по отношению к веществам в окружающей среде.

Н.С. Наука 7 класс (2020) 7 Учащиеся будут исследовать факторы, влияющие на адаптацию и эволюцию видов.

НТ Биология 20 (Альберта, 2007 г., обновлено в 2014 г.) 11 Блок B: Экосистемы и изменение популяции

НТ Биология 30 (Альберта, 2007 г., обновлено в 2014 г.) 12 Модуль D: Население и динамика сообщества

НТ Наука о знаниях и трудоустройстве 20–4 (Альберта, 2006 г.) 11 Блок C: Защита от болезней и здоровье человека

НТ Наука о знаниях и трудоустройстве 9 (Альберта, редакция 2009 г.) 9 Раздел A: Биологическое разнообразие

НТ Science 20 (Альберта, 2007 г., обновлено в 2014 г.) 11 Раздел D: Изменения в живых системах

НТ Наука 24 (Альберта, 2003 г., обновлено в 2014 г.) 11 Блок C: Защита от болезней и здоровье человека

НТ Наука 9 (Альберта, 2003 г., обновлено в 2014 г.) 9 Раздел A: Биологическое разнообразие

НУ Биология 20 (Альберта, 2007 г., обновлено в 2014 г.) 11 Блок B: Экосистемы и изменение популяции

НУ Биология 30 (Альберта, 2007 г., обновлено в 2014 г.) 12 Модуль D: Население и динамика сообщества

НУ Наука о знаниях и трудоустройстве 20–4 (Альберта, 2006 г.) 11 Блок C: Защита от болезней и здоровье человека

НУ Наука о знаниях и трудоустройстве 9 (Альберта, редакция 2009 г.) 9 Раздел A: Биологическое разнообразие

НУ Science 20 (Альберта, 2007 г., обновлено в 2014 г.) 11 Раздел D: Изменения в живых системах

НУ Наука 24 (Альберта, 2003 г., обновлено в 2014 г.) 11 Блок C: Защита от болезней и здоровье человека

НУ Наука 9 (Альберта, 2003 г., обновлено в 2014 г.) 9 Раздел A: Биологическое разнообразие

ВКЛ. Биология, 11 класс, Колледж (SBI3C) 11 Направление C: микробиология

ВКЛ. Биология, 12 класс, университет (SBI4U) 12 Направление D: Молекулярная генетика

ВКЛ. Биология, 12 класс, университет (SBI4U) 12 Направление F: демографическая динамика

ВКЛ. Наука, 12 класс, университет/колледж (SNC4M) 12 Направление F: Биотехнология

ВКЛ. Наука, 12 класс, рабочее место (SNC4E) 12 Цепь D: Болезнь и ее профилактика

ПЭ Биология 621А (2010) 12 Эволюция, изменение и разнообразие

ПЭ Биология 621А (2010) 12 Генетическая преемственность

ПЭ Наука 421А (2019) 10 Знание содержания: СК 1.1

контроль качества Наука и технология Раздел I Живой мир: разнообразие форм жизни

контроль качества Наука и технология Раздел II Живой мир: разнообразие форм жизни

контроль качества Наука и технология Раздел III Земля и Космос

СК Биология 30 (2016) 12 Генетика и биотехнология

СК Биология 30 (2016) 12 Жизнь и эволюция

YT Life Sciences 11 (Британская Колумбия, июнь 2018 г.

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован.