Kan een viraal genoom worden gemaakt van zowel DNA als RNA?

Virussen slaan hun genetische informatie meestal op in moleculen van DNA of RNA - het een of het ander, maar niet beide. In april 2012 ontdekten wetenschappers van de Portland State University echter een ongewoon virus met een genoom gemaakt van zowel RNA als DNA. Niemand weet of dit een bizarre, eenmalige gebeurtenis is, of dat er andere soortgelijke virussen zijn.

Vrijwel alle levende organismen dragen erfelijke informatie die is gecodeerd in DNA-moleculen. Virussen zijn een ongebruikelijke uitzondering. Toegegeven, veel biologen beschouwen virussen niet als een vorm van 'leven', omdat ze zich niet zelfstandig kunnen voortplanten. Hoewel veel virussen DNA-genomen hebben, hebben andere, zoals HIV en griep, genomen gemaakt van RNA. RNA en DNA lijken erg op elkaar: beide zijn gemaakt van ketens van chemische eenheden die aan elkaar zijn geniet door een specifiek type chemische verbinding die een fosfodiesterbinding wordt genoemd. Er zijn echter twee belangrijke verschillen tussen RNA en DNA. RNA bevat een chemische eenheid die niet in DNA wordt gevonden, uracil genaamd. Bovendien hebben de chemische eenheden in RNA één extra zuurstofatoom bevestigd aan het suikergedeelte van elke eenheid. Dit verschil maakt RNA onstabieler en vatbaarder voor afbraak.

Wetenschappers hebben lang gedacht dat virale genomen kunnen worden gemaakt van DNA of RNA, maar niet van beide. In april 2012 kondigden wetenschappers van de Portland State University in Oregon echter de ontdekking van een virus aan ze noemden RNA-DNA hybride virus of RDHV in de wateren van Boiling Springs Lake in de Lassen Volcanic National Park. Het genoom van dit virus is gemaakt van DNA, maar een van de genen in dit genoom lijkt sterk op genen die alleen in RNA-virussen, wat sterk suggereert dat dit virus op een bepaald moment in het verleden een hybride genoom had gemaakt van zowel DNA als RNA. Het virus werd gevonden in het water van het meer door water door een filter te laten lopen om virussen op te vangen voor DNA-sequencing, dus wetenschappers weet niet wat het doet of wat voor soort organisme het infecteert, hoe overvloedig het virus is, of dat het kan overleven in andere omgevingen. Op dit moment is RDHV het enige bekende exemplaar van een RNA-virus dat een hybride vormt met een DNA-virus.

Er zijn twee manieren waarop een gen van een RNA-virus onderdeel van het genoom van een DNA-virus kan zijn geworden. Een RNA-virus en een DNA-virus kunnen dezelfde cel tegelijkertijd hebben geïnfecteerd; als een van de RNA-genen werd omgezet of vertaald in DNA, zou het resulterende DNA kunnen zijn vermengd met het DNA-virale genoom, waardoor de hybride ontstond. Als alternatief kunnen een DNA-streng en een RNA-streng aan elkaar zijn gelijmd in een cel die is geïnfecteerd met beide soorten virussen. Op basis van wat we nu weten, kunnen wetenschappers niet met zekerheid zeggen welke van deze twee scenario's aanleiding gaven tot de hybride in Boiling Lake. Evenmin weten ze of dit type hybride enig voordeel zou hebben ten opzichte van de concurrentie.

Er is een gigantisch aantal virussen in de oceanen van de wereld, waarvan de meeste bacteriën infecteren. De gemiddelde milliliter zeewater bevat naar schatting enkele miljoenen virussen. De overgrote meerderheid van oceaanvirussen is niet genoemd, geïsoleerd of geïdentificeerd, hoewel wetenschappers dat wel hebben verzameld DNA-sequentiegegevens voor duizenden nog niet-geïdentificeerde oceaanvirussen via een project genaamd de Global Ocean Enquête. De wetenschappers van Portland State hebben geprobeerd de gegevens van Global Ocean Survey te doorzoeken op sequenties die vergelijkbaar zijn met die in RDHV om te bepalen of: er kunnen andere RNA-DNA hybride virussen zijn, en ze vonden verschillende overeenkomende sequenties, allemaal van nog niet geïdentificeerde virussen. Deze prikkelende aanwijzing suggereert dat er ergens in de oceanen van de wereld andere hybride RNA-DNA-virussen kunnen zijn. Hoewel wetenschappers die virussen bestuderen niet specifiek op zoek zijn naar RNA-DNA-hybriden, proberen ze meer te weten te komen over de verbijsterende verscheidenheid aan virussen die in de natuur worden gevonden, en naarmate dit onderzoek vordert, is het mogelijk dat ze andere vergelijkbare hybriden vinden ergens anders.