Pandoravirus – jättimäiset virukset, 2,5 Mb genomit ja 'neljäs domeeni'

Pandoravirus: jättimäiset 1,9–2,5 Mb genomit, ~93% tuntemattomia geenejä — tutkijoiden ehdotus "neljännestä domeenista" haastaa elämän luokittelun.

Pandoravirus on erittäin suurten virusten suku. Niiden genomit ovat kaikista virussuvuista suurimmat. Muiden suurten virusten Mimivirus, Pithovirus ja Megavirus tavoin Pandoravirus tartuttaa ameeboja. Sen genomi on 1,9-2,5 megatavua DNA:ta, mikä on kaksi kertaa suurempi kuin Megaviruksen genomi. Se eroaa huomattavasti muista suurista viruksista ulkonäöltään ja genomin rakenteeltaan.

Vaikka Pithoviruksen kapsidin koko on 50 prosenttia suurempi, Pandoraviruksella on kaikista viruksista suurin genomi (2,5 miljoonaa emäsparia).

Noin 93 prosenttia pandoraviruksen geeneistä ei tunneta muista mikrobeista. Tämä sai jotkut tutkijat ehdottamaan, että virus kuuluisi "neljänteen alueeseen" bakteerien, arkeoiden ja eukaryoottien lisäksi. Virusten ei kokonaisuudessaan katsota kuuluvan näihin kolmeen alueeseen, mutta jotkut biologit ovat aiemmin ehdottaneet niitä yhdeksi niistä.

Löytö ja lajit

Pandoravirukset löydettiin ja kuvailtiin ensimmäisen kerran vuonna 2013. Alkuperäisessä raportissa kuvattiin kaksi lajia: Pandoravirus salinus, joka eristettiin merisedimentistä Chilestä, ja Pandoravirus dulcis, joka löydettiin makean veden lammesta. Löydöt herättivät paljon huomiota, koska virusten koko ja genomien laajuus ylittivät odotukset ja haastivat perinteisiä käsityksiä viruksista.

Ulkonäkö ja rakenne

Pandoravirus-partikkelit ovat soikeita tai amforan muotoisia ja suhteellisen suuria (noin 1 μm luokkaa), mikä tekee niistä mikroskooppisen suuria verrattuna useimpiin muihin viruksiin. Niillä ei ole tyypillistä kuorikapsidiksi tulkittavaa ikosaedrista rakennetta, vaan pinnalla on paksu kerros sekä usein yksi avoin pää. Viruksen fyysinen koko ei kuitenkaan aina korreloi genomin koon kanssa: esimerkiksi Pithovirus on fyysisesti isompi, vaikka sen genomi on pienempi kuin pandoraviruksella.

Genomi ja geenit

Pandoravirusten genomi on kaksijuosteista DNA:ta ja voi olla jopa 2,5 miljoonaa emäsparia pitkä. Merkittävä piirre on erittäin suuri osuus niin sanottuja ORFans-geenejä: geenien aminohapposekvensseistä suuri osa ei muodosta tunnistettavia yhtäläisyyksiä mihinkään tunnettuihin proteiineihin tai organismeihin. Tämä selittää mainitun noin 93 prosentin osuuden "tuntemattomista" geeneistä. Genomit sisältävät myös joitain perusvaatimuksiltaan virusille tyypillisiä toimintoja, kuten replikaatioon ja transkriptioon liittyviä proteiineja, mutta ne poikkeavat monin tavoin muiden tunnettujen virusten geeneistä ja järjestyksestä.

Replikaatiosykli ja isäntä

Pandoravirus tartuttaa pääasiassa amebalajeja, kuten Acanthamoeba-sukuun kuuluvia lajeja. Infektio käynnistää solunsisäisen replikaation sytoplasmassa, jossa virus muodostaa suuria "virustehtaita" (viral factories) — organelleja muistuttavia alueita, joissa uusia partikkeleita kokoonpannaan. Valmiit virukset vapautuvat yleensä solun lyytyessä tai muulla tavoin hajotessa.

Evoluutio ja "neljäs domeeni" -kiista

Suurin osa pandoravirusten geeneistä on niin erikoisia, että niiden alkuperästä on esitetty erilaisia selityksiä. Jotkut tutkijat ovat ehdottaneet, että nämä virukset voisivat edustaa itsenäistä evolutiivista linjaa — niin sanottua "neljättä domeenia" hyödyllisten domeenien (bakteerit, arkeonit, eukaryootit) rinnalle. Useimmat evoluutiobiologit kuitenkin suhtautuvat tähän varauksella: vaihtoehtoiset selitykset sisältävät geneettisen nopean divergenssin, laajat horizontaalisen geeninsiirron tapahtumat, geenihäviöt sekä puutteellisesta tietokantakattavuudesta aiheutuvat tunnistusongelmat. Nykyinen konsensus on, että vaikka pandoravirukset ovat poikkeuksellisen erikoisia, niiden ainutlaatuisuutta ei välttämättä tarvitse tulkita uusiksi eliöiden pääluokiksi.

Tutkimusmenetelmät ja merkitys

Pandoraviruksia tutkitaan sekä elektronimikroskopialla että sekvensointitekniikoilla (genominen sekvensointi, metagenomiikka). Niiden tutkimus on laajentanut käsitystämme virusten geneettisestä monimuotoisuudesta ja ekologisesta roolista. Pandoravirukset voivat toimia geenivarastoina, joista evoluutio on poiminut uusia toimintoja eri organismeille, ja ne tarjoavat mallin virusten ja solujen välisiin evolutiivisiin suhteisiin liittyviin kysymyksiin.

Terveysvaikutukset ja turvallisuus

Tällä hetkellä ei ole näyttöä siitä, että pandoravirukset aiheuttaisivat sairauksia ihmisille tai laajamittaista riskiä. Niiden tunnettu isäntäkunta on pääosin ameboja ja mahdollisesti muita protistejä. Kuten muidenkin suurten virusten kohdalla, varovaisuus laboratoriotyössä ja asianmukaiset biosafety-käytännöt ovat kuitenkin tärkeitä.

Yhteenveto

Pandoravirus edustaa virusten kentässä poikkeuksellista ilmiötä: erittäin suuria genomeja, ainutlaatuista geenisisältöä ja rakenteellisia eroja verrattuna perinteisiin viruksiin. Ne haastavat käsityksiämme siitä, mitä virus on ja miten virusgenomi voi kehittyä. Vaikka ehdotukset "neljännestä domeenista" ovat herättäneet keskustelua, monimutkaisten geneettisten ja evolutiivisten mekanismien selittäminen vaatii edelleen laajempaa aineistoa ja lisää tutkimusta.

Kysymyksiä ja vastauksia

Q: Mikä on pandoravirus?

K: Mikä on Pandoraviruksen genomin koko?

K: Minkä tyyppisiä soluja pandoravirus infektoi?

K: Miten Pandoraviruksen genomi eroaa muista suurista viruksista?

K: Kuinka monta prosenttia Pandoraviruksen geeneistä ei tunneta muista mikrobeista?

K: Mikä on ehdotettu "neljäs alue", johon jotkut tutkijat ovat ehdottaneet Pandoraviruksen kuuluvan?

K: Katsotaanko virusten kuuluvan elämän kolmeen alueeseen?

Hae kirjaimella