Sebuah studi baru tentang virus raksasa mendukung gagasan bahwa virus adalah organisme hidup purba dan bukan sisa-sisa molekul mati yang mengamuk, seperti yang dikemukakan beberapa ilmuwan.
Virus mimi adalah salah satu virus terbesar dan paling kompleks yang dikenal. Terlihat di sini sebagai segi enam hitam, ia menginfeksi amuba. Klik untuk memperbesar. Kredit Gambar: Prof. Didier Raoult / Laboratorium Rickettsia, La Timone, Marseille, Prancis.
Studi ini dapat membentuk kembali silsilah keluarga universal, menambahkan cabang utama keempat ke tiga yang disetujui sebagian besar ilmuwan mewakili domain dasar kehidupan.
Temuan baru ini muncul dalam jurnal BMC Evolutionary Biology.
Para peneliti menggunakan metode yang relatif baru untuk mengintip ke masa lalu yang jauh. Alih-alih membandingkan urutan genetik, yang tidak stabil dan berubah dengan cepat dari waktu ke waktu, mereka mencari bukti peristiwa masa lalu dalam domain struktural tiga dimensi protein. Motif struktural ini, yang disebut lipatan, adalah fosil molekul yang relatif stabil yang - seperti fosil tulang manusia atau hewan - menawarkan petunjuk untuk peristiwa evolusi purba, kata ilmu tanaman Universitas Illinois dan Institut Biologi Genomik profesor Gustavo Caetano-Anollés, yang memimpin analisis.
Ilmu tanaman Universitas Illinois dan Institut untuk Genomik Biologi profesor Gustavo Caetano-Anollés | Kredit Gambar: L. Brian Stauffer.
"Sama seperti ahli paleontologi, kami melihat bagian-bagian dari sistem dan bagaimana mereka berubah dari waktu ke waktu," kata Caetano-Anollés. Beberapa lipatan protein hanya muncul dalam satu kelompok atau dalam subset organisme, katanya, sementara yang lain adalah umum untuk semua organisme yang diteliti sejauh ini.
"Kami membuat asumsi yang sangat mendasar bahwa struktur yang muncul lebih sering dan dalam lebih banyak kelompok adalah struktur yang paling kuno," katanya.
Sebagian besar upaya untuk mendokumentasikan keterkaitan semua makhluk hidup telah menyingkirkan virus dari persamaan, kata Caetano-Anollés.
"Kami selalu melihat Leluhur Umum Universal Terakhir dengan membandingkan sel," katanya. “Kami tidak pernah menambahkan virus. Jadi kami menempatkan virus dalam campuran untuk melihat dari mana virus ini berasal. "
Para peneliti melakukan sensus terhadap semua lipatan protein yang terjadi di lebih dari 1.000 organisme yang mewakili bakteri, virus, mikroba yang dikenal sebagai archaea, dan semua makhluk hidup lainnya. Para peneliti memasukkan virus raksasa karena virus ini besar dan kompleks, dengan genom yang menyaingi - dan dalam beberapa kasus melebihi - endowmen genetik dari bakteri paling sederhana, kata Caetano-Anollés.
"Virus raksasa memiliki mesin luar biasa yang tampaknya sangat mirip dengan mesin yang Anda miliki di dalam sel," katanya. "Mereka memiliki kompleksitas dan kami harus menjelaskan alasannya."
Bagian dari kompleksitas itu termasuk enzim yang terlibat dalam menerjemahkan kode genetik menjadi protein, katanya. Para ilmuwan terkejut menemukan enzim ini dalam virus, karena virus tidak memiliki semua mesin pembangun protein lain yang diketahui dan harus memerintahkan protein inang untuk melakukan pekerjaan untuk mereka.
Dalam studi baru, para peneliti memetakan hubungan evolusi antara protein endowmen dari ratusan organisme dan menggunakan informasi tersebut untuk membangun pohon kehidupan universal baru yang mencakup virus. Pohon yang dihasilkan memiliki empat cabang yang terdiferensiasi dengan jelas, masing-masing mewakili "kelompok super" yang berbeda. Virus raksasa membentuk cabang keempat dari pohon, di samping bakteri, archaea dan eukarya (tanaman, hewan, dan semua organisme lain dengan sel berinti).
Para peneliti menemukan bahwa banyak lipatan protein paling purba - yang ditemukan di sebagian besar organisme seluler - juga ada dalam virus raksasa. Ini menunjukkan bahwa virus ini muncul cukup awal dalam evolusi, dekat akar pohon kehidupan, kata Caetano-Anollés.
Analisis baru menambah bukti bahwa virus raksasa pada awalnya jauh lebih kompleks daripada sekarang dan mengalami penurunan dramatis dalam genom mereka dari waktu ke waktu, kata Caetano-Anollés. Pengurangan ini kemungkinan menjelaskan adopsi akhirnya mereka dari gaya hidup parasit, katanya. Dia dan rekan-rekannya menyarankan bahwa virus raksasa lebih mirip nenek moyang asli mereka daripada virus yang lebih kecil dengan genom yang dikupas.
Para peneliti juga menemukan bahwa virus tampaknya menjadi kunci "penyebar informasi," kata Caetano-Anollés.
"Struktur protein yang dimiliki organisme lain berbagi dengan virus memiliki kualitas tertentu, mereka (lebih luas) didistribusikan daripada struktur lain," katanya. “Masing-masing dari setiap struktur ini adalah penemuan luar biasa dalam evolusi. Dan virus mendistribusikan kebaruan ini, ”katanya.
Sebagian besar studi tentang virus raksasa "menunjuk ke arah yang sama," kata Caetano-Anollés. "Dan penelitian ini menawarkan lebih banyak bukti bahwa virus tertanam dalam jalinan kehidupan."
Melalui Universitas Illinois