宿主防御を克服するウイルスの進化メカニズムが明らかに

毎日、ウイルスは環境中の膨大な数の微生物を破壊し、流れを変えます

地球規模の食物網におけるエネルギー。「ウイルスがどのように発生し、機能するかを理解することで、環境内でのウイルスの役割や宿主とどのように相互作用するかを予測できるようになります」とインスブルック大学生態学部のクリストファー・ベラス氏は説明します。

実験室での研究から、次のことが知られています。ウイルスは宿主に追いつくために急速に進化し、同時にウイルス感染に対する防御機能を発達させます。この進化の軍拡競争は、両者が互いにバランスを保たなければならないことを意味します。これは、不思議の国のアリスの登場人物にちなんで「黒の女王」仮説として知られています。赤の女王仮説は、赤の女王原理、赤の女王効果、または赤の女王人種とも呼ばれる進化仮説です。これは次のように定式化できます。「進化システムに関して言えば、種は周囲の生物学的世界の中でその存在を維持するために、絶えず進化し続ける変化と適応を必要とします。」

研究グループによって研究されたウイルス氷河や氷床の表面にある非常に珍しい生息地、つまりクライオコナイトの穴から来ています。氷河上のこれらの小さな溶融水のプールは、世界中の遠く離れた氷河に見られる微生物の小型で再現可能なコミュニティであるため、ウイルスの進化をテストするのに理想的な場所です。

この研究は、アルプス、グリーンランド、スバルバードの氷河ウイルスが、これらの孤立した場所でほぼ同一のゲノムを持っていることを示しています。クレジット:クリストファーベラス

研究者たちがウイルスのゲノムを研究したとき、彼らは、数千キロメートル離れたところに孤立したクリオコナイトの穴があるため、それぞれの穴に異なるウイルスが含まれており、互いに遠い関係にあるだけであることが判明すると予想していました。実際、彼らは、ほとんどの細菌感染性ウイルス (バクテリオファージ) が北極とアルプスでほぼ同一であることを発見しました。しかし、安定したゲノムを詳しく調べたところ、それぞれのゲノムに、他の関連ウイルスの DNA が組換えの一環として繰り返し位置を交換している小さな領域が多数あることがわかりました。ウイルスは、それぞれの異なる場所で、交換された領域に存在する遺伝子をシャッフルしました。

「これは、自然環境では組換えによるウイルス間の遺伝子の交換により、ウイルス集団、特に異なる宿主の認識と付着に関与する遺伝子に大きな多様性が生まれます。これにより、ウイルスが環境内のさまざまな宿主に迅速に適応する能力が得られる可能性があります」とクリストファー・ベラス氏は結論づけています。

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