Dalsza część tekstu pod materiałem wideo.
Odkryto prawie 55 tys. gatunków wirusów. Większość była nieznana nauce
Globalny projekt badawczy pozwolił odkryć dziesiątki tysięcy nieznanych dotąd wirusów, które występują w miejscach o dużym natężeniu ruchu ludzi. Przeanalizowano próbki pobrane ze stacji metra, szpitali, oddziałów banków, gleby oraz systemów kanalizacyjnych w 31 krajach. Badacze wykorzystali techniki badań genetycznych przy użyciu narzędzia opracowanego na Uniwersytecie w São Paulo (Brazylia). Wyniki badania oparto na analizie 2922 próbek, pobranych w 102 miastach (w tym w São Paulo) w 31 krajach. Międzynarodowy zespół wykorzystał te dane do stworzenia atlasu UPVAtlas (Urban and Peri-urban RNA Virus Atlas - Atlas wirusów RNA w środowiskach miejskich i podmiejskich). Skatalogowano w nim 54 945 gatunków wirusów, z których 77 proc. nie było wcześniej opisanych. Prace badawcze koncentrowały się na wirusach RNA, które przechowują swoje instrukcje genetyczne w cząsteczkach RNA, a nie w DNA. Wirusy te wywołują szereg chorób, takich jak denga, Zika, grypa, żółta febra czy – w ostatnim czasie - COVID-19. Znaczna część dotychczasowej wiedzy na temat tej grupy wirusów pochodzi właśnie z badań nad tymi schorzeniami. - Znaliśmy już szereg wirusów wywołujących choroby, jednak nie docenialiśmy różnorodności wirusów występujących w przyrodzie. Jeśli poszukujemy wirusa w kontekście konkretnej choroby, pomijamy wszystkie te wirusy, które nie wywołują chorób. Gdy natomiast analizujemy skład próbki bez takiego założenia, zyskujemy znacznie szerszy obraz - podkreślił Antônio Pedro Camargo, profesor w Katedrze Biochemii Instytutu Chemii Uniwersytetu w São Paulo (IQ-USP) i jeden z autorów badania.
Jak naukowcy odkryli tysiące nieznanych wirusów? Przeanalizowali próbki z miast
Większość materiału wykorzystanego w badaniu zgromadziło konsorcjum MetaSUB, które zajmuje się analizą mikrobiomu środowisk miejskich. Zespół przekazał 1862 z 2922 próbek. Pobrano je między marcem a lipcem 2020 roku, w czasie pandemii, z powierzchni często dotykanych przez ludzi, takich jak poręcze, ławki czy automaty biletowe. Pozostałe materiały pochodziły z publicznej bazy danych i obejmowały różne elementy środowiska, m.in. glebę, osady, wody słodkie, ścieki oraz próbki ze szklarni.
Do analizy naukowcy wykorzystali metatranskryptomikę, czyli metodę pozwalającą jednocześnie sekwencjonować cząsteczki RNA obecne w próbce. Dzięki temu nie musieli izolować każdego organizmu osobno, lecz mogli badać materiał genetyczny pochodzący z całej społeczności mikroorganizmów.
- Wyobraźmy sobie garść ziemi. Znajdziemy w niej bakterie, wirusy bakteryjne (bakteriofagi), inne mikroorganizmy, owady - co tylko można sobie wyobrazić - opowiadał Camargo.
Wyzwaniem jest ustalenie, do jakich organizmów należą uzyskane fragmenty materiału genetycznego i czy część z nich pochodzi od wirusów. W identyfikacji sekwencji pomogło narzędzie bioinformatyczne geNomad, opracowane przez Camargo. Program analizuje miliony fragmentów materiału genetycznego i wskazuje te, które mogą odpowiadać genomom wirusowym.
Aby uporządkować wyniki, badacze porównali sekwencje genu kodującego polimerazę RNA zależną od RNA (RdRP) - enzym niezbędny do replikacji wirusów RNA. Na tej podstawie odtworzyli pokrewieństwo między poszczególnymi wirusami.
Niektóre z uzyskanych sekwencji znacznie różniły się od tych znanych nauce. Dlatego badacze zaproponowali utworzenie nowych kategorii klasyfikacyjnych, obejmujących m.in. dwa nowe typy, nową klasę oraz kilka grup, których nie udało się jeszcze przyporządkować. Naukowcy zastrzegają jednak, że jest to wstępna propozycja, wymagająca dalszych badań i potwierdzenia na podstawie większej liczby danych.
- Wszystko opiera się na obliczeniach. Potrzeba więcej danych, aby móc formalnie stwierdzić, że są to rzeczywiście zupełnie nowe grupy - zauważył Camargo.
Czy nowe wirusy mogą zagrażać ludziom?
Badanie ujawniło zaledwie ułamek rzeczywistej różnorodności drobnoustrojów. Krzywe akumulacji, które mierzą liczbę wcześniej nieznanych wirusów pojawiających się wraz z każdą kolejną analizowaną próbką, w zasadzie w żadnym przypadku nie osiągnęły stabilizacji. Świadczy to, że skatalogowane blisko 55 000 wirusów stanowi jedynie niewielką część tego, co faktycznie występuje w tych miejscach. - Mamy do czynienia ze znacznie większym poziomem różnorodności wirusów, niż dotychczas sądziliśmy. Uważam, że to najważniejszy wniosek płynący z tego artykułu - podkreślił Camargo. Jak zastrzegają autorzy, odkrycie nie oznacza, że miasta są pełne nowych wirusów zdolnych do wywoływania chorób u ludzi. Jedynie w przypadku około jednej trzeciej sekwencji udało się zidentyfikować potencjalnych gospodarzy, a ponad połowa z nich to wirusy atakujące bakterie. Nieliczne mogą jednak infekować kręgowce. Porównując uzyskane dane z bazą "Global Virome in One Network" (VIRION), która gromadzi udokumentowane powiązania między wirusami a kręgowcami, autorzy zidentyfikowali 60 wirusów o wysokim prawdopodobieństwie infekowania ludzi oraz 47 wirusów mogących zakażać inne ssaki. Spośród tych 60 wirusów, 19 wykryto w środowisku miejskim, a 34 w próbkach pobranych od zwierząt. Zidentyfikowano również 166 bakteriofagów - wirusów wyspecjalizowanych w atakowaniu i niszczeniu bakterii. Mogą one infekować cztery szczepy z grupy ESKAPE, do której należą mikroorganizmy o dużym znaczeniu klinicznym, takie jak gronkowiec złocisty (Staphylococcus aureus). Według autorów badania, odkrycie to może stanowić podstawę do dalszych prac nad wykorzystaniem tych wirusów w zwalczaniu wspomnianych patogenów, w ramach metody znanej jako terapia fagowa. Ogólnie rzecz biorąc, na powierzchniach w przestrzeni miejskiej - takich jak ulice, placówki bankowe, stacje czy sklepy – odnotowano mniejszą różnorodność wirusów niż w środowiskach naturalnych, na przykład w glebie czy osadach. Zdaniem autorów wskazuje to na fakt, że działalność człowieka prowadzi do ujednolicenia (homogenizacji) tych zbiorowisk. Wyjątek stanowiły ścieki, w których stwierdzono jeden z najwyższych poziomów różnorodności. Fakt ten potwierdza przydatność ścieków w monitoringu środowiskowym. W próbkach pobranych w placówkach medycznych w São Paulo (Brazylia) oraz Islamabadzie (Pakistan) odnotowano większą liczebność wirusów chorobotwórczych dla kręgowców niż w próbkach z Baltimore (USA) czy Seulu (Korea Południowa). Camargo zaleca jednak ostrożność w interpretacji tych danych: "Bardzo trudno wyciągnąć z tego jakiekolwiek wnioski biologiczne. Może to być po prostu kwestia sposobu pobierania próbek". Samo badanie również wskazuje na to ograniczenie - niektóre kraje reprezentowane są tylko przez jedno środowisko, co uniemożliwia rozdzielenie wpływu konkretnej lokalizacji od wpływu danego kraju.
Zobacz także:
- Czy wybuchnie kolejna pandemia? Mutacja tego wirusa mogłaby być dla nas bardzo niebezpieczna
- Co jeść w czasie choroby? To danie wesprze twój organizm
- Czy da się przechytrzyć przeziębienie? "To może wpłynąć korzystnie"