Kan ett virusgenom göras av både DNA och RNA?

Virus lagrar vanligtvis sin genetiska information kodad i molekyler av antingen DNA eller RNA - antingen den ena eller den andra men inte båda. I april 2012 upptäckte dock forskare vid Portland State University ett ovanligt virus med ett genom tillverkat av både RNA och DNA. Ingen vet om detta är en bisarr, enstaka händelse eller om det finns andra liknande virus där ute.

Praktiskt taget alla levande organismer bär ärftlig information kodad i DNA-molekyler. Virus är ett ovanligt undantag. Visserligen anser många biologer inte att virus är en form av "liv" eftersom de inte kan reproducera på egen hand. Medan många virus har DNA-genom, har andra som hiv och influensa istället genom från RNA. RNA och DNA är mycket lika: båda är gjorda av kedjor av kemiska enheter häftade ihop genom en specifik typ av kemisk länk som kallas en fosfodiesterbindning. Det finns dock två viktiga skillnader mellan RNA och DNA. RNA innehåller en kemisk enhet som inte finns i DNA som kallas uracil. Dessutom har de kemiska enheterna i RNA ytterligare en syreatom fäst vid sockerdelen av varje enhet. Denna skillnad gör RNA mer instabil och mer benägen att bryta ner.

Forskare har länge tänkt att virala genomer kan tillverkas av antingen DNA eller RNA men inte båda. I april 2012 meddelade dock forskare vid Portland State University i Oregon upptäckten av ett virus de kallade RNA-DNA-hybridvirus eller RDHV i vattnet i Boiling Springs Lake i Lassen Volcanic National Parkera. Genomet till detta virus är tillverkat av DNA, men en av generna i detta genom liknar extremt gener som bara finns i RNA-virus, vilket starkt antyder att detta virus någon gång i det förflutna hade ett hybridgenom av både DNA och RNA. Viruset hittades i sjövattnet genom rinnande vatten genom ett filter för att fånga virus för DNA-sekvensering, så forskare vet inte vad den gör eller vilken typ av organism den smittar, hur rikligt viruset är eller om det kan överleva i andra miljöer. Vid denna tidpunkt är RDHV den enda kända förekomsten av ett RNA-virus som bildar en hybrid med ett DNA-virus.

Det finns två sätt som en gen från ett RNA-virus kan ha blivit en del av genomet av ett DNA-virus. Ett RNA-virus och ett DNA-virus kunde ha infekterat samma cell samtidigt; om en av RNA-generna konverterades eller översattes till DNA, kunde det resulterande DNA ha blivit blandat med DNA-virusgenomet och därigenom skapa hybrid. Alternativt kunde en DNA-tråd och en RNA-streng ha limmats ihop i en cell infekterad med båda typerna av virus. Baserat på vad vi vet just nu kan forskare inte säga säkert vilka av dessa två scenarier som gav upphov till hybrid i Boiling Lake. Inte heller vet de om denna typ av hybrid skulle ha någon fördel framför konkurrenterna.

Det finns ett enormt antal virus i världshaven, varav de flesta infekterar bakterier. Den genomsnittliga milliliter havsvatten innehåller uppskattningsvis flera miljoner virus. De allra flesta havsvirus har inte namngivits, isolerats eller identifierats, även om forskare har samlat in DNA-sekvensdata för tusentals ännu oidentifierade havsvirus genom ett projekt som heter Global Ocean Undersökning. Portland State-forskarna försökte söka i Global Ocean Survey-data efter sekvenser som liknar dem i RDHV för att avgöra om det kan finnas andra RNA-DNA-hybridvirus där ute, och de hittade flera matchande sekvenser, alla från ännu oidentifierade virus. Denna pirrande ledtråd tyder på att det kan finnas andra RNA-DNA-hybridvirus någonstans i världshaven. Även om forskare som studerar virus inte letar specifikt efter RNA-DNA-hybrider, försöker de lära sig mer om förvirrande olika virus som finns i naturen, och när denna forskning fortskrider är det möjligt att de kan hitta andra liknande hybrider någon annanstans.