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Les scientifiques ont découvert les « empreintes digitales » de virus mystérieux cachés dans un ancien groupe de microbes qui ont peut-être contribué à alimenter l’essor de toute vie complexe sur Terre : des champignons aux plantes en passant par les humains.
Ces microbes – connus sous le nom d’Asgard archaea d’après la demeure des dieux dans la mythologie nordique – se cachent dans les sédiments glaciaux au fond de l’océan et dans les sources chaudes bouillantes, et existaient sur Terre avant le premier eucaryote cellules, qui portent leur ADN à l’intérieur d’un noyau. En infectant les archées d’Asgard, virus peut avoir influencé la façon dont ces formes de vie sont apparues pour la première fois, et peut même avoir donné naissance à certains des premiers précurseurs du noyau, certains scientifiques émettent l’hypothèse (s’ouvre dans un nouvel onglet). Mais jusqu’à présent, aucun virus infectant Asgard n’avait été découvert.
Maintenant, dans un trio d’études publiées lundi 27 juin dans la revue Nature Microbiology, les scientifiques ont identifié un grand nombre de virus qui peuvent infecter les anciennes archées.
« Ce sont les premières études portant sur les virus archéens d’Asgard ; on ne savait rien auparavant », a déclaré Susanne Erdmann, chef de groupe du groupe de recherche sur la virologie des archéens à l’Institut Max Planck de microbiologie marine à Brême, en Allemagne, qui n’a pas participé aux études. . À l’avenir, cette ligne de recherche pourrait révéler si et comment des virus étaient impliqués dans l’émergence de cellules eucaryotes sur Terre, a déclaré Erdmann à Live Science dans un e-mail.
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Dépoussiérage pour les « empreintes digitales » virales
Dans la nouvelle recherche, les scientifiques ont recherché des preuves d’infection virale intégrées dans l’ADN des archées d’Asgard. Cette preuve intégrée se présente sous la forme de courts extraits d’ADN viral, appelés « CRISPR entretoises. »
La plupart des gens qui entendent le terme CRISPR pensent au célèbre outil d’édition de gènes qui permet aux scientifiques de manipuler facilement des séquences génétiques, a déclaré Ian Rambo, ancien candidat au doctorat à l’Université du Texas à l’Austin Marine Science Institute et premier auteur de l’un des Microbiologie naturelle (s’ouvre dans un nouvel onglet) études. Cependant, cet outil d’édition de gènes a été adapté à l’origine des mécanismes de défense naturels de bactéries et les archées, a-t-il déclaré à Live Science.
L’acronyme « CRISPR » signifie « grappes de courtes répétitions palindromiques régulièrement espacées » et fait référence à une région d’ADN composée de séquences courtes et répétées avec des « espaceurs » pris en sandwich entre chaque répétition. Les bactéries et les archées balaient ces espaceurs des virus qui les infectent, et ainsi, les cellules maintiennent une banque de mémoire d’ADN viral qui les aide à reconnaître les virus, s’ils attaquent à nouveau. « C’est un système immunitaire adaptatif qui se souvient de ces infections précédentes », a déclaré Rambo, qui est maintenant chercheur postdoctoral au service de recherche agricole de l’USDA.
Rambo et ses collègues ont chassé dans le bassin de Guaymas dans le golfe de Californie – la masse d’eau entre la Basse-Californie et le Mexique continental – pour de tels espaceurs d’ADN dans des spécimens d’archées Asgard prélevés dans des sédiments près des évents hydrothermaux, à environ 1,25 miles (2 kilomètres) sous le surface de l’eau. L’équipe a fait correspondre les espaceurs qu’ils ont trouvés à de plus longues étendues d’ADN viral recueillies dans l’environnement des grands fonds marins.
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« Il est assez facile de séquencer des virus à partir de sédiments d’eaux profondes … mais le défi est de reconnaître quels hôtes ces virus infectent », a déclaré Mart Krupovic, chef de l’unité de virologie archéenne à l’Institut Pasteur de Paris et co-auteur de l’étude. autre deux (s’ouvre dans un nouvel onglet) études (s’ouvre dans un nouvel onglet). « La correspondance d’espaceurs CRISPR est l’approche la plus pratique, la plus convaincante et la plus fiable pour attribuer l’hôte. »
En fin de compte, l’équipe de Rambo a découvert six virus qui infectent deux types d’archées d’Asgard, nommés Lokiarchaeota et Helarchaeota pour le dieu nordique Loki et la déesse Hel, respectivement. Les chercheurs ont nommé les nouveaux virus d’après des créatures mythologiques nordiques, dont le loup géant Fenrir et le dragon Nidhogg.
De même, dans une étude, Krupovic et ses collègues ont découvert deux virus qu’ils ont nommés Huginn et Muninn, d’après les deux corbeaux qui servent d’éclaireurs au dieu nordique Odin ; ces virus ont été découverts dans un génome Asgard prélevé dans une source chaude du parc national de Yellowstone.
Dans l’étude finale, Krupovic et ses coauteurs ont découvert des virus dans des sédiments d’eau profonde collectés dans la péninsule de Shimokita, le cap nord-est de l’île japonaise de Honshū, ainsi que deux autres sites dans le Pacifique et un dans l’océan Indien. Dans ces échantillons, ils ont trouvé trois groupes de virus au niveau familial, qu’ils ont nommés d’après les trois Norns – Wyrd, Verdandi et Skuld – qui sont des êtres surnaturels qui déterminent les destinées des dieux et des mortels dans la mythologie nordique.
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En travaillant à partir de l’ADN viral, les chercheurs ont pu déduire pour quels types de protéines les différents gènes codent et, par conséquent, à quoi les virus pourraient ressembler et fonctionner.
Par exemple, les virus nommés pour les Norn Verdandi ont probablement des queues qui s’étendent de leurs coquilles externes, ou capsides, et les virus nommés pour Wyrd sont probablement en forme de citron, ont déterminé Krupovic et ses collègues. L’équipe de Rambo a également trouvé des preuves que les virus Nidhogg pourraient être capables de détourner des protéines clés dans leurs cellules hôtes, ce qui aiderait les virus à produire de nouvelles copies d’eux-mêmes. (Les virus qui infectent les cellules eucaryotes détournent leurs hôtes de la même manière.)
En fin de compte, les chercheurs n’ont pu comprendre que les fonctions de certains des gènes des virus ; les fonctions de la grande majorité des gènes sont encore inconnues, a déclaré Erdmann. De plus, comme CRISPR ne fonctionne pas contre tous les virus, de nombreux autres virus infectant Asgard sont probablement encore à découvrir, a-t-elle déclaré.
Une façon de trouver ces virus cachés serait de cultiver des archées Asgard en laboratoire et d’isoler tous les virus trouvés dans leurs cellules. « Cependant, la culture des archées d’Asgard s’est avérée très difficile », a noté Erdmann. À ce jour, un seul groupe de recherche a archées d’Asgard cultivées avec succès (s’ouvre dans un nouvel onglet), et il leur a fallu 12 longues années pour le faire. C’est en partie parce que les cellules archées mettent des semaines à se répliquer. (Par comparaison, la bactérie Escherichia colipar exemple, prend environ 20 minutes, selon Science News (s’ouvre dans un nouvel onglet)).
Jusqu’à ce que davantage d’Asgards puissent être cultivés en laboratoire, la correspondance d’espaceurs CRISPR est probablement le moyen le plus efficace de trouver plus de virus, a déclaré Krupovic. Et à mesure que de plus en plus de virus sont découverts, leur rôle dans l’émergence des eucaryotes – y compris les humains – peut devenir plus clair, a déclaré Rambo à Live Science.
Publié à l’origine sur Live Science.
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