Вирусы - драйвер эволюции?

На протяжении всей истории нашей планеты такое загадочное явление, как массовые вымирания биологических видов, происходило неоднократно, но нерегулярно. Единственное, что объединяло все эти явления - это то, что после них на Земле оставалось 5-6% биологических видов, а также то, что после этих явлений процесс эволюции на нашей планете резко поворачивал в другую сторону.

Однако именно этот факт натолкнул ученых на мысль о том, что массовые вымирания и были тем ключом, который позволил жизни на Земле достичь таких высот, как сейчас. Отмечено, что массовые вымирания в каждом случае не только разворачивали эволюцию, но и ускоряли ее течение.

Финские ученые, исследовавшие эволюционные процессы биологических видов, обратили внимание на одну интересную деталь: в каждом из известных науке 6 массовых процессов вымирания непременно погибал доминирующий на тот момент времени класс животных и растений, будь то колонии примитивных водорослей или динозавры, а виды, которые ранее занимали неприметную роль в жизни планеты, становились ее хозяевами.

Финские биологи из Университета города Ювяскюля (Финляндия) под руководством Матти Яласвури и Яаана Бамфорда на основании вышеизложенных принципов разработали оригинальную модель развития, объясняющую развитие жизни от ее одноклеточных основ до комплексных многоклеточных систем, таких как человек.

Их модель базируется на всего одном типе вируса, известном как Crenarchaeota и обитающем в очень горячих и кислотных средах, таких как термические источники на дне океанов. Здесь вирусы создают свои колонии, которые делают среду обитания еще более кислотной. Так как эти вирусы не похожи ни на один из существующих видов жизни на нашей планете, то ученые предполагают, что появились Crenarchaeota очень давно, но так и застряли в тупике эволюционного развития.

"Лично я считаю, что на ранней стадии развития нашей планеты в океанах господствовали вирусы, их было много и они были разнообразные. Сейчас мы можем себя спросить, могло ли их наличие в результате какого-то катаклизма привести к появлению первой живой клетки?", - рассуждает Калласвури.

Биологи также обращают внимание и на тот факт, что эти вирусы не только не похожи на другие виды жизни, но и между собой они значительно различаются. Внешне они могут напоминать шары, тюльпаны, овалы, многогранники и еще много чего. В попытке объяснить происхождение этих различий, финские исследователи делают предположение о том, что вирусы также могли столкнуться с неоднократными массовыми вымираниями, вызванными ударом метеоритов или действиями вулканов, в результате чего выжили только самые экстремальные виды Crenarchaeota, которые обитают в горячих кислотных средах.

По словам ученых, как метеориты, так и вулканы могли существенно подогреть Землю. Метеориты подогрели океан и атмосферу, а также выбросили огромные запасы сульфидных оксидов, что привело к образованию кислотных осадков.

Кроме того, свою лепту в подогрев планеты мог внести и вулканизм ранней Земли.

Отметим, что на сегодня принято считать, что у массовых вымираний видов на Земле есть два основных сценария: планета либо разогревалась до температур, несовместимых с жизнью, либо остывала, превращаясь в большой ледяной шар (около 600 млн лет назад Земля промерзла почти до экватора).

Хотя и первое и второе явление способно привести к исчезновению большинства бактериальных и клеточных видов, живущих к нейтральных кислотно-щелочных условиях, организмам живущим в горячих и крайне кислых средах, такие "капризы погоды" не страшны, так как они им попросту не подвергаются. Ученые предполагают, что разнообразные виды Crenarchaeota просто сохранили свою первичную морфологию, тогда как вирусы, бактерии и клеточные организмы, обитавшие на поверхности , ее утратили, точнее видоизменили. С этой точки зрения вирусы Crenarchaeota представляют собой своего рода "первичный генофонд" Земли, предполагают финские ученые.

Как показали предыдущие исследования, борьба между вирусами и клетками и была тем первичным драйвером, который толкнул процесс эволюции вперед. Первичная задача была проста - вирусы должны были инфицировать клетки, а клетки должны были этого избежать. Под натиском клеткам приходилось постоянно меняться, мутировать и усложняться, в итоге такая борьба привела к появлению многоклеточных систем, чтобы убив одну клетку, развитие продолжалось.

Не всегда такие мутации были успешными, говорят исследователи.

Неблагоприятные земные условия били не только по клеткам, но и по вирусам. Из-за недостатка объектов для инфицирования, вирусы также исчезали с лица земли. Как правило, вирусы для атаки клеток используют специальные сигнальные протеины HRP, в которых содержится информация о том, как атаковать. Но, чем меньше вирусов, тем меньше HRP, поэтому иногда живые организмы получали шанс существовать без вирусов, так как от прежних иммунитет уже есть, а новых вирусов нет. Здесь, по теории финских ученых, на передний план выходит такое понятие, как "наследственная информация" - клетки научились наследовать ранее полученные мутации для защиты.

"Я нахожу идею того, что вирусы погибали вместе с их хозяевами-клетками, очень важной. Бытует мнение, что вирусы в известной мере контролировали эволюцию и атаковали в основном сильнейшие виды. Сразу после какого-либо глобального катаклизма, на планете было очень мало вирусов, поэтому некогда слабейший обитатели получали шанс", - говорит Яласвури.

Пока о своих выводах финские ученые говорят как о модели, которую еще предстоит дополнить и уточнить, однако уже сегодня они говорят, что с самых первых этапов эволюция была борьбой, хотя и на микроуровне.