Elektronmikrofotografi af hepatitis E. (CDC/Wikimedia Commons) En analyse af det genetiske materiale i havet har identificeret tusindvis af hidtil ukendt RNA vira og fordoblet antallet af phyla eller biologiske grupper af vira, der menes at eksistere, ifølge en ny undersøgelse vores hold af forskere har publiceret i tidsskriftet Videnskab .
RNA-vira er bedst kendt for sygdomme de forårsager hos mennesker, lige fra forkølelse til COVID-19 . De smitter også planter og dyr vigtigt for mennesker.
Disse vira bærer deres genetiske information i RNA, snarere end DNA. RNA-vira udvikle sig meget hurtigere end DNA-virus gør. Mens videnskabsmænd har katalogiseret hundredtusindvis af DNA-vira i deres naturlige økosystemer har RNA-vira været relativt ustuderet.
I modsætning til mennesker og andre organismer, der består af celler, mangler vira imidlertid unikke korte DNA-strækninger, der kan fungere som det, forskerne kalder en genetisk stregkode . Uden denne stregkode, forsøger at skelne forskellige arter af virus i naturen kan være udfordrende.
For at omgå denne begrænsning besluttede vi at identificere genet, der koder for en særligt protein som tillader en virus at replikere sit genetiske materiale. Det er det eneste protein, som alle RNA-vira deler, fordi det spiller en væsentlig rolle i, hvordan de formerer sig. Hver RNA-virus har dog små forskelle i det gen, der koder for det protein, der kan hjælpe med at skelne en type virus fra en anden.
Så vi screenede en global database med RNA-sekvenser fra plankton indsamlet i løbet af de fire år Tara Oceans ekspeditioner globalt forskningsprojekt. Plankton er alle vandlevende organismer, der er små til at svømme mod strømmen. De er en vital del af havets fødevæv og er almindelige værter for RNA-vira. Vores screening identificerede i sidste ende over 44.000 gener, der koder for virusproteinet.
Vores næste udfordring var altså at bestemme de evolutionære forbindelser mellem disse gener. Jo mere ens to gener var, jo mere sandsynligt var vira med disse gener tæt beslægtede. Fordi disse sekvenser havde udviklet sig så længe siden (evt før den første celle ), var de genetiske skilte, der angiver, hvor nye vira kan have splittet sig fra en fælles forfader, gået tabt til tiden.
En form for kunstig intelligens hedder maskinelæring , dog gjorde det muligt for os systematisk at organisere disse sekvenser og opdage forskelle mere objektivt, end hvis opgaven blev udført manuelt.
De fem eksisterende phyla af RNA-vira organiseret efter den nye metode. (Zayed et al., Science , 2022)
Vi identificerede i alt 5.504 nye marine RNA-vira og fordoblede antallet af kendte RNA-virus phyla fra fem til 10.
Geografisk kortlægning af disse nye sekvenser afslørede, at to af de nye phyla var særligt rigelige på tværs af store oceaniske områder med regionale præferencer i enten tempererede og tropiske farvande (den taraviricota , opkaldt efter Tara Oceans ekspeditioner) eller Ishavet (den Arctiviricota ).
Det tror vi på taraviricota kan være det manglende led i udviklingen af RNA-vira, som forskere længe har søgt, og forbinder to forskellige kendte grene af RNA-vira, der adskilte sig i, hvordan de replikerer.
Kort, der viser fordelingen af RNA-vira over havet. (Zayed et al., Science , 2022)
Ovenfor: Kilestørrelsen er proportional med den gennemsnitlige mængde af vira, der er til stede i det pågældende område, og kilefarven indikerer virus-phyla.
Hvorfor det betyder noget
Disse nye sekvenser hjælper videnskabsmænd med bedre at forstå ikke kun den evolutionære historie af RNA-vira, men også udviklingen af det tidlige liv på Jorden.
Som COVID-19 pandemi har vist, kan RNA-vira forårsage dødelige sygdomme. Men RNA-vira spiller også en afgørende rolle i økosystemer fordi de kan inficere en bred vifte af organismer, bl.a mikrober der påvirker miljøer og fødevæv på det kemiske niveau.
At kortlægge, hvor i verden disse RNA-vira lever, kan hjælpe med at afklare, hvordan de påvirker de organismer, der driver mange af de økologiske processer, der driver vores planet. Vores undersøgelse giver også forbedrede værktøjer, der kan hjælpe forskere med at katalogisere nye vira, efterhånden som genetiske databaser vokser.
Hvad ved man stadig ikke
På trods af at man har identificeret så mange nye RNA-vira, er det stadig en udfordring at finde ud af, hvilke organismer de inficerer. Forskere er også pt begrænset til hovedsagelig fragmenter af ufuldstændige RNA-virus genomer, delvist på grund af deres genetiske kompleksitet og teknologiske begrænsninger.
Vores næste skridt ville være at finde ud af, hvilke slags gener der muligvis mangler, og hvordan de ændrede sig over tid. At afsløre disse gener kan hjælpe videnskabsmænd med bedre at forstå, hvordan disse vira virker. 
William Dominguez Huerta , Videnskabskonsulent i mikrobiologi, Ohio State University ; Ahmed Zayed , forsker i mikrobiologi, Ohio State University ; James Wainaina , postdoktoral forskningsassistent i mikrobiologi, Ohio State University , og Matthew Sullivan , professor i mikrobiologi, Ohio State University .
Denne artikel er genudgivet fra Samtalen under en Creative Commons-licens. Læs original artikel .