Původ virů

V současné době je otázka původu virů čím dál víc diskutována. Vzhledem k tomu, že jsou viry nesmírně pestrou skupinou, tak se bere takřka za samozřejmou představa virů vzniklých vícekrát. Základy jejich genomů pocházejí z vnitrobuněčných mobilních elementů (transpozonů?), které ale nebyly součástí hostitelské buňky. Ty se v ní zabydlily. Postupem času si nakradly proteiny, z nichž si vytvořily kapsidy. Druhá sorta genů, které jsou u virů unikátní jsou viry potřebné k replikaci.

Také otázka původu virů je nesmírně zajímavá. Nicméně opět je nadmíru obtížné, snad i nemožné na ni správně odpovědět. V současné době existují tři hypotézy vysvětlující původ virů. I. progresivní, neboli úniková, II. regresivní neboli redukční a III. virust-first hypotéza.

I.            Progresivní hypotéza (vzbouřené skupiny genů „escaped genes“)

V současnosti existují v buňkách mobilní kusy dsDNA zvané retrotranspozony. Tyto mobilní sekvence dokáží přeskakovat a množit se v rámci jednoho organizmu. Odtud je již pouze kousek k představě, že se tyto elementy naučily přeskakovat mezi jedinci, obstaraly si obal (kapsidu) a začaly se chovat velmi samostatně.

II.            Virus-first hypotéza

Tato hypotéza tvrdí, že jsou viry potomky prvních nukleových kyselin, jež se naučily, jak se samy namnožit. To by znamenalo, že jsou viry nejstarší organizmy na Zemi.

III.            Regresivní hypotéza 

Tato teorie předpokládá, že viry vznikly redukcí buněk či organel a naučily se využívat enzymatického aparátu buněk hostitelských. Někteří lidé tvrdí, že tuto teorii podporuje existence gyrusů. Tyto viry jsou velmi komplexní, mají velké množství genů, dokonce i geny pro transkripci a uvnitř buňky se do jisté míry podobají redukovaným endosymbiontům, jako je třeba Tremblaya. Tato představa, že se z redukovaného symbionta stal komplexní virus, se již nezdá tak nepravděpodobnou. Nicméně známe velké množství redukovaných buněk, žádná však nevypadá jako virus, vždy má okolo sebe membránu. V současné době se tato hypotéza pokládá za velmi nepravděpodobnou.

Fylogenetický systém virů

Uspořádat viry do přirozeného fylogenetického stromu a zařadit ho mezi ostatní organizmy je takřka nemožný úkol. Jestli u prokaryot schází morfologické znaky a musíme napnout všechny své síly, abychom je smysluplně uspořádali. U virů se tato snaha zdá být naprosto nemožná. Jak morfologie, tak molekulární fylogenetika se zdají být k nepoužití. Například pikornaviry jsou nejspíš monofyletickou skupinou. Nicméně shoda v aminokyselinách virových proteinů je pouhých 10%. Tyto proteiny však mají stejnou strukturu a funkci. Virová infekce není napadení organizmu jedním pěkně definovaným virem, ale spíš obrovským množstvím mutantů. Většina mutantů je nepoužitelných, vždy však zbude i několik mutantů schopných infekce s rozdílnou ifektivitou. Viry totiž bojují se dvěma protichůdnými tlaky. Potřebují být navzájem odlišné, aby unikly imunitnímu systému, nesmí se ale změnit moc, protože by přišly o možnost navázat se na buňku a vniknout dovnitř. Z těchto důvodů se mezi viry velice obtížně hledají příbuznosti a sestavení fylogenetického stromu je po čertech obtížné. V současné době se však začalo blýskat na lepší časy. Mohutné sekvenování všemožných genomů a zvyšující se výpočetní síla počítačů začíná přinášet své ovoce. Vypadá to, že se dá vypátrat jistá podobnost, která vedla k následujícímu rozdělení.

Virologové nejvyšší systematickou skupinu pojmenovali Realm. V současnosti rozeznávají šest realmů (stav v roce 2022). Tento stav se ale určitě v následujících letech změní, podobně jako se mění systém buněčných organizmů.

1. Riboviria – všechny RNA viry (mají RdRp, či reverzní transkriptázu) sem patří většina virových onemocnění člověka (donedávna známé pouze u eukaryot, nyní se objevují v bakteriích, zatím neznámé od archeí).

2. Monodnaviria – viry s jednořetězcovou DNA (ssDNA). Tyto viry vznikly několikrát z bakteriálních plazmidů (papilonaviry).

3. Duplodnaviria – klasické bakteriofágy bakterií i viry archeí (největší skupina). Patří sem také herpesviry jinak je jich v eukaryotech málo. Do této skupiny ovšem nespadají všechny viry s dsDNA.

4. Varidnaviria – převážně dsDNA (výjimečně ssDNA) vlastní replikační aparát (hlavně DNApolymerázy), parazitují ve všech doménách. Patří sem i velké DNA transpozony a virofágy. Neštovice, adenoviry, poxviry. Nejčetnější v bakteriích a archeích a hlavně obří viry.

   • obří viry – nukleocytoviricota vlastní tRNA, aaTRNAsyntáza. Jeden by řekl, že vypadají jako redukovaná buňka, ale není tomu tak. Jeho geny jsou dvojího druhu. Buď jsou zcela očividně nakradené z cizích buněk, anebo se jedná o geny, které nikde jinde nenajdeme. Z jiného pohledu můžeme říct, že jednalo-by se o redukovanou buňku, byli bychom schopni najít genom redukované améby (například), nic takového zde však nenajdeme (mimochodem jsme to našli v mitochondriích a chloroplastech). Fylogenetika ukázala, že se jedná o původně malé viry, které se několikrát zvětšily.

   • viry archeí – některé patří do Viridnaviria a některé do Duplodnaviria.

5. Ribozyviria – virus lidské hepatitidy D, satelitní virus, potřeba koinfekce virem hepatitidy B. Vnější obal kódován ortohepadnavirem. (nejspíš se do budoucna tato skupina rozšíří). Kruhový RNA virus. Podobá se viroidům! Viroidy jsou asi redukované viry.

6. Adnaviria – viry archeí. Kódují proteiny, které na povrchu buňky vytvoří pyramidu, jež se jako květ tulipánu otevře a vzniklým tunelem viry opouštějí buňku. 

Shrnutí

Viry mají různý původ. Existují tři hypotézy: progresivní, regresivní a virus-first. Retrotranspozony v buňkách mohly přejít mezi jedinci a vyvinout kapsidy. Viry mohou být potomky prvních nukleových kyselin, které se naučily replikovat. Další hypotéza tvrdí, že viry vznikly redukcí buněk nebo organel a naučily se využívat enzymatický aparát hostitelských buněk. Viry jsou obtížné zařadit do fylogenetického stromu. Existuje šest realmů virů: Riboviria (RNA viry), Monodnaviria (viry s jednořetězcovou DNA), Duplodnaviria (klasické bakteriofágy), Varidnaviria (převážně dsDNA), Ribozyviria (virus hepatitidy D) a Adnaviria (viry archeí). Tento systém se ale může změnit v budoucnosti.