Недавнее исследование (что я ссылаюсь на вас здесь) пролили свет на одну из самых удивительных историй коэволюции, когда-либо задокументированных: историю ос-паразитов, которые одомашнили смертельные вирусы, превратив их в биологическое оружие на службе выживания своего вида. Исследование, проведенное международной командой энтомологов и вирусологов, показывает, как эти необычные насекомые совершили невероятный подвиг. Они подчинили своей воле вирусы, которые когда-то были их заклятыми врагами, превратив их в сложные инструменты для защиты и питания своего потомства.
Исследователи обнаружили, что осы-паразиты заражают своим жертвам «прирученные» вирусы, подавляющие иммунную защиту хозяина. Это создает безопасную среду для развития личинок. Это захватывающая история совместной эволюции, в которой два, казалось бы, несовместимых существа заключили договор о взаимопомощи, который длился миллионы лет. Исследование проливает новый свет на этот замечательный пример того, как в природе даже самые невероятные отношения могут превратиться в полезные ассоциации для обеих участвующих сторон.
Осы и вирусы: неожиданный союз
Паразитические осы, известные тем, что откладывают яйца внутри других насекомых, столкнулись с серьезной проблемой. Который? Обеспечение выживания своего потомства во враждебной среде, организме жертвы. Как? Через одомашненные вирусы, секретное оружие, которое эти осы отточили за миллионы лет эволюции. Как он объясняет Гаэлен Берк, энтомолог из Университета Джорджии и соавтор исследования, эти «ручные» вирусы производятся в огромных количествах в яичниках ос. «Это завораживающее зрелище, — говорит Берк, — когда прокалываешь яичник осы. Разрушитель микроплитавирусы ускользают в больших количествах».
Но как осы превратили то, что когда-то было, вероятно, смертельным патогеном, в таких ценных союзников? Одно исследование предполагает, что все началось около 100 миллионов лет назад, когда древний вирус вступал в контакт с осой или гусеницей, на которой он паразитировал. В ходе эволюции вирус внедрил свою ДНК в геном осы, став неотъемлемой частью ее генетической структуры.
С этого момента осы и вирусы встали на путь совместной эволюции. По мере того как осы диверсифицировались в новые виды, их вирусы диверсифицировались вместе с ними. Сегодня так называемый браковирус они обнаружены примерно у 50.000 XNUMX видов ос, включая Разрушитель микроплита, главный герой исследования.
Биологическое оружие, изготовленное по индивидуальному заказу
Что делает эти одомашненные вирусы такими ценными для ос? Ответ заключается в их способности манипулировать физиологией и иммунной системой хозяина на благо потомства осы. Исследователи обнаружили, что вирусные частицы, производимые осами, не содержат полного вирусного генома, как можно было бы ожидать от дикого вируса, а вместо этого служат средством доставки «оружия» осы.
Это оружие, которым могут быть белки или гены на коротких участках ДНК, широко варьируется и постоянно развивается, участвуя в настоящей «гонке вооружений» с защитой жертвы. В случае Разрушитель микроплита, например, Браковирусы используются для высвобождения гена glc1.8. в иммунных клетках гусениц. Этот ген заставляет инфицированные клетки вырабатывать слизь, предотвращая их прикрепление к яйцам осы. Другие гены заставляют иммунные клетки совершать самоубийства, а третьи не позволяют гусеницам душить паразитов оболочками из меланина.
«Кастрация» вируса
Укрощение вирусов – это не детская игра. Осы должны найти способ контролировать этих потенциально смертоносных союзников, не позволяя им восстать против них. Как он объясняет Келси Коффман, энтомолог из Университета Теннесси, «оса должна найти способ контролировать этот вирус, чтобы он не заразил и не убил саму осу». Ключ, по мнению авторов исследования, заключается в способности ос «кастрировать» вирусы, лишая их генов, имеющих решающее значение для построения новых вирусных частиц.
Выигрышная стратегия
Хотя точные причины, по которым одомашнивание вируса так распространено у ос-паразитов, остаются загадкой, исследователи подозревают, что это связано с их образом жизни. Внутренние паразиты, такие как Разрушитель микроплита, живут в недрах своих хозяев, в опасной среде, которая активно стремится их убить. С точки зрения осы, вирусы подобны пакетам с инструментами для решения этой важной проблемы. В поддержку этой идеи исследование 2023 года которые исследовали геномы более 120 видов ос, муравьев и пчел, обнаружили, что одомашненные вирусы, по-видимому, гораздо чаще встречаются у паразитов, развивающихся внутри других насекомых, так называемых эндопаразитоидов.
«Между вирусами и этими эндопаразитоидами существует особая связь», — говорит он. Жюльен Варальди, эволюционный биолог из Университета Клода Бернара Лиона 1 во Франции и один из авторов исследования. «Это говорит о том, что эти вирусы играют важную роль в эволюции такого образа жизни».
Осы и вирусы: от природы к медицине: возможные применения для человека
Последствия этого исследования выходят далеко за рамки сферы насекомых. Ученые предполагают, что более глубокое понимание механизмов, с помощью которых осы одомашнивают вирусы это может открыть новые возможности в медицине человека. Например, гены и белки, используемые осами для манипулирования иммунной системой хозяев. они могли бы дать информацию о новых иммунологических методах лечения или лечении аутоиммунных заболеваний. Мало того: сам процесс приручения вируса может найти применение в генной терапии. Вирусы домашних ос, по сути, узкоспециализированные генетические векторы, способны доставлять определенные генетические грузы к клеткам-мишеням. Стратегия, напоминающая стратегию, уже используемую в некоторых экспериментальных генных терапиях, в которых сконструированные вирусы используются для доставки терапевтических генов в клетки человека.
Понимание того, как осы успешно «одомашнили» вирусы Таким образом, это может дать новые идеи для разработки более безопасных и эффективных вирусных векторов для генной терапии. Кроме того, изучение того, как осы контролируют репликацию и активность своих одомашненных вирусов, может предложить новые стратегии борьбы с патогенными для человека вирусами.
Конечно, путь от фундаментальных исследований до клинического применения долог и сложен, и многие вопросы остаются без ответа. Однако это исследование еще раз подчеркивает, как изучение естественных биологических систем, даже тех, которые, казалось бы, далеки от нашего человеческого опыта, могут дать ценную информацию для медицинских и технологических инноваций.
Вселенная возможностей
Учитывая сотни тысяч видов ос и бесчисленное количество вирусных штаммов, возможности объединения этих двух существ практически безграничны. Как говорит Майкл Стрэнд, энтомолог из Университета Джорджии, это «эволюционная тренировочная площадка возможностей».
Вкратце, это исследование проливает новый свет на одну из самых уникальных и удивительных стратегий выживания в природе. И это также открывает новые возможности для понимания сложных отношений, которые связывают, казалось бы, далекие организмы, такие как осы и вирусы. Увлекательное напоминание о том, как в бесконечной игре эволюции адаптация и сотрудничество могут привести к экстраординарным и неожиданным результатам. Результаты, которые могут оказаться невероятно полезными и для нас.
