ADN virus khổng lồ: Chìa khóa sinh tồn của vi tảo vùng cực

Trong cuộc chiến sinh tồn, các sinh vật không phải lúc nào cũng đơn độc. Theo một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Current Biology, vv88 website chính thức loài vi tảo sống trong điều kiện khắc nghiệt ở các đại dương vùng cực dường như có khả năng chống chịu tốt hơn với nhiệt độ lạnh giá, độ mặn cao và bức xạ tia cực tím (UV) cực mạnh, một phần nhờ vào ADN của virus khổng lồ tích hợp trong bộ gen của chúng.

Virus khổng lồ là gì?

So với các loại virus nhỏ như virus cúm hoặc cảm lạnh thông thường, virus khổng lồ (được gọi là nucleocytoviricota - NCV) có kích thước rất lớn. Bộ gen của chúng có thể lớn hơn bộ gen của một số loài vi khuẩn và mang tới hàng trăm gen. Thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào tế bào vật chủ để nhân lên (sao chép) như hầu hết các loại virus, chúng thường tự mang các thông tin di truyền liên quan nhà cái vv88 các quá trình sinh học như chuyển hóa và sửa chữa AND.

ADN của virus khổng lồ đã từng được phát hiện trong các loài tảo thông thường, nhưng các nhà nghiên cứu từ Trường Khoa học Biển, Khí quyển và Trái đất Rosenstiel thuộc Đại học Miami muốn tìm hiểu xem liệu chúng có tồn tại trong tảo vùng cực và hỗ trợ khả năng sinh tồn của tảo hay không. Và họ không cần phải đi đâu xa để thu thập dữ liệu.

Nhóm nghiên cứu đã phân tích bộ gen đã được giải trình tự của chín loài tảo vùng cực khác nhau. Họ sử dụng một phần mềm máy tính có tên ViralRecall để quét ADN của tảo nhằm tìm kiếm các trình tự không khớp với trình tự điển hình của tảo nhưng lại có tính tương đồng với trình tự của virus khổng lồ. Cụ thể, phần mềm này tìm kiếm các họ protein đặc hiệu của virus gần như chỉ được tìm thấy ở virus khổng lồ, được gọi là các nhóm gen trực giao của virus khổng lồ (giant virus orthologous groups - GVOGs). Khi phát hiện ra chúng trong bộ gen của tảo, các nhà nghiên cứu gọi chúng là các yếu tố virus nội sinh khổng lồ (giant endogenous viral elements - GEVEs).

Kỷ lục về mặt di truyền

Nghiên cứu đã phát hiện ADN của virus khổng lồ trong tất cả các loài tảo vùng cực được khảo sát, đặc biệt là ở một loài tảo lục đơn bào có tên là ICE-L, thuộc chi Chlamydomonas. Bộ gen của ICE-L chứa hơn 400 vùng có nguồn gốc từ virus khổng lồ, mã hóa cho hơn 25.000 gen của virus. Đây là mức độ nội sinh hóa virus (viral endogenization - hiện tượng ADN của virus tích hợp vĩnh viễn vào mã di truyền của vật chủ) sâu rộng nhất từng được ghi nhận ở bất kỳ sinh vật nhân thực (eukaryote) nào.

Để xác định xem các gen virus này hỗ trợ tảo sống sót như thế nào, các nhà khoa học đã nghiên cứu dữ liệu giải trình tự ARN (ARN-seq) có sẵn từ một thí nghiệm trước đó, trong đó tảo ICE-L được đặt trong các điều kiện môi trường gây stress.

Tái định hướng chức năng ADN virus

Khoảng 40% gen của virus đã được biểu hiện (hoạt động) trong các thử nghiệm này. Hàng trăm gen trong số đó đã được kích hoạt nhằm đáp ứng trực tiếp với các điều kiện khắc nghiệt. Ví dụ, dưới bức xạ UV cao, tảo đã tăng cường biểu hiện một loại protein virus thường được dùng cho quá trình sao chép ADN.

Các nhà nghiên cứu tin rằng tảo đã "tái định hướng" (repurposed) ADN của virus để phục vụ nhu cầu sinh tồn của chính mình. Nhóm nghiên cứu nhận định: "Sự biểu hiện đáp ứng với stress của các gen đa dạng do GEVE mã hóa cho thấy một số yếu tố virus có thể đã được đồng hóa (co-opted) nhằm tăng cường độ thích nghi (fitness) của vật chủ trong các điều kiện môi trường đầy thách thức". Điều này minh chứng rằng virus không phải lúc nào cũng là tác nhân gây bệnh mà đôi khi có thể hỗ trợ sinh vật sinh tồn.

"Những phát hiện của chúng tôi cho thấy sự nội sinh hóa của virus khổng lồ là một động lực chính định hình hàm lượng bộ gen, độ phức tạp trong cơ chế điều hòa và sự thích nghi với môi trường ở các loài tảo vùng cực".

P.T.T (NASTIS), theo https://phys.org/news/