В больницах и канализациях 102 городов мира нашли 40 000 новых вирусов
Для трети найденного вирусного разнообразия определены потенциальные хозяева — в основном бактерии.
Администратор
Масштабное международное исследование выявило десятки тысяч ранее неизвестных вирусов в местах с большим потоком людей — например, на транспортных узлах, в больницах и канализационных системах. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.
Авторы проанализировали 2922 образца, собранных в 102 городах 31 страны. Полученные данные послужили основой для составления UPVAtlas (Urban and Peri-urban RNA Virus Atlas — атласа РНК-вирусов городской и пригородной среды). В каталог вошли 54 945 вирусных таксонов, 77% которых ранее не были описаны.
РНК-вирусы известны в основном по заболеваниям, которые они вызывают — денге, вирус Зика, грипп, желтая лихорадка, COVID-19. Исследование показало, что этот скрытый от невооруженного глаза мир гораздо многообразнее.
Новый взгляд на вирусы«Мы знали многие вирусы, вызывающие болезни, но сильно недооценивали разнообразие вирусов в природе. Когда ищешь вирус, отталкиваясь от конкретного заболевания, возникает систематическое смещение угла зрения: все вирусы, которые не вызывают болезней, остаются без внимания. Если же анализировать содержимое образца без такой предвзятости, можно получить гораздо более полное представление о разнообразии вирусов», — говорит профессор Антониу Педру Камаргу из Университета Сан-Паулу, один из авторов исследования.
Большую часть материала — 1862 из 2922 образцов — собрали с марта по июль 2020 года по единому протоколу. Тампоном проводили по поверхностям, к которым часто прикасаются люди — поручням, скамейкам, автоматам по продаже билетов и другим подобным объектам. Остальные образцы взяли из общедоступной базы данных секвенирования. Это разные составляющие городской среды, в том числе почва, донные отложения, пресная вода, сточные воды и теплицы.
Материал исследовали методом метатранскриптомики — он позволяет одновременно секвенировать все молекулы РНК, присутствующие в образце.
Как анализировали«Представьте, что вы набрали горсть земли. В ней найдутся бактерии, вирусы бактерий — бактериофаги, — другие микроорганизмы, насекомые и все, что только можно вообразить», — объясняет Камаргу.
Вместо того чтобы выделять каждый организм по отдельности, из образца извлекают всю совокупность РНК и секвенируют ее. В результате получают огромное количество фрагментов, происхождение которых неизвестно.
«Перед нами множество фрагментов геномов, и поначалу мы не знаем, что это такое. Просто последовательности букв. Задача — определить, чему соответствует каждый фрагмент. Это бактерия? Вирус? А если вирус — то какой?» — рассказывает ученый.
Для первичного анализа использовали разработанный Камаргу инструмент биоинформатики geNomad. Эта программа, по словам создателя, «позволяет обрабатывать миллионы фрагментов последовательностей генетического материала и определять, какие из них соответствуют вирусным геномам». Чтобы систематизировать результаты, сравнивали последовательности гена фермента RdRP — РНК-зависимой РНК-полимеразы, участвующей в размножении РНК-вирусов — и реконструировали филогенетические связи, то есть предполагаемое эволюционное родство. Некоторые последовательности настолько отличаются от всех ранее описанных, что для предложили выделить новые таксономические категории.
При этом исследование охватило лишь верхушку айсберга. Кривые накопления — графики, показывающие, сколько новых, ранее неизвестных вирусов обнаруживается по мере анализа очередных образцов, — практически ни для одного типа образцов не вышли на плато. Это означает, что почти 55 000 вирусов, вошедших в каталог, — лишь небольшая часть тех, что присутствуют в исследованных местах.
Кто в опасности«Разнообразие вирусов чрезвычайно велико — гораздо больше, чем мы предполагали раньше. Думаю, именно в этом заключается главный вывод статьи», — резюмирует профессор.
Потенциальных хозяев удалось определить примерно для трети последовательностей, причем более половины из них принадлежат вирусам, заражающим бактерии.
Сопоставление результатов с базой VIRION (Global Virome in One Network) показало выявило 60 вирусов с высокой вероятностью заражения человека и еще 47, которые могут заражать других млекопитающих. Из 60 вирусов, потенциально способных заражать человека, 19 обнаружили в городской среде, а 34 — в образцах животного происхождения.
Выделены также 166 бактериофагов, в том числе заражающие бактерии из группы ESKAPE, включающей клинически значимые микроорганизмы, такие как золотистый стафилококк.
В целом на городских поверхностях — улицах, в банках, на станциях и в магазинах — разнообразие вирусов оказалось ниже, чем в природных средах, например в почве и донных отложениях. Исключением стали сточные воды — в них обнаружили один из самых высоких уровней разнообразия среди всех исследованных образцов.
Атлас станет отправной точкой как для изучения эволюции вирусов и динамики состава микрожизни в зависимости от условий, так и для разработки фаговой терапии.
Самые опасные вирусы в мире — от нипах до бешенства
Обнаружен гигантский вирус, раскрывающий происхождение наших предков
Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX
