Тимовирусы — это род вирусов растений (семейство Tymoviridae), вызывающих мозаику, хлороз и деформацию листьев у различных культур, включая пасленовые. Они представляют собой карантинные объекты, часто распространяемые через посадочный материал (клубни) и жуков-фитофагов. Пример — андский латентный вирус картофеля. Согласно новому международному исследованию, предки современных тимовирусов, вероятно, появились до последнего ледникового периода, что изменило представление ученых об обширной эволюционной истории болезней растений.
Задолго до того, как люди начали выращивать сельскохозяйственные культуры или совершать плавания между континентами, группа растительных вирусов уже эволюционировала среди диких растений Евразии.
Тимовирусы поражают двудольные растения и обычно распространяются листоедами, хотя могут передаваться также через семена или при прямом контакте с растениями. В некоторых частях Евразии и Америки эти вирусы поражают как дикие, так и культурные растения, вызывая серьезные заболевания экономически важных сельскохозяйственных культур, включая несколько видов масличных и овощных крестоцветных, а также пасленовые, такие как картофель, томат, табак и баклажан. Они также поражают бобовые в Африке, Юго-Восточной Азии и Австралии. Поскольку эти вирусы поражают как культурные, так и дикие виды, их распространение имеет последствия как для сельского хозяйства, так и для природных экосистем.
Международная группа исследователей под руководством Адриана Дж. Гиббса, почетного профессора Австралийского национального университета, провела филогенетический анализ и геномное секвенирование 109 тимовирусов и реконструировала их эволюционные взаимосвязи, чтобы оценить, когда и где эта группа вирусов впервые появилась. В основном, секвенированные изоляты тимовирусов были получены из исторических коллекций вирусных культур. Статья опубликована в журнале Plant Disease.
Результаты показывают, что ближайший общий предок всех известных тимовирусов существовал до последнего ледникового периода, при этом некоторые вирусные линии, вероятно, достигли Америки примерно 15 000 лет назад. В отличие от этого, немногие тимовирусы, которые сейчас встречаются более чем на одном континенте, по-видимому, распространились по всему миру гораздо позже — в основном за последние два столетия, что совпало с расширением международной торговли и сельскохозяйственного обмена.
Анализ также выявил важные подсказки о том, как эти вирусы адаптируются с течением времени. Гены, ответственные за репликацию вируса и защитную структуру, продемонстрировали убедительные доказательства стабилизирующего эволюционного давления, в то время как гены, ответственные за перемещение между растительными клетками, по-видимому, эволюционируют быстрее. Эта гибкость может помочь вирусам адаптироваться к новым растениям-хозяевам, включая экономически значимые сельскохозяйственные культуры.
Помимо научных результатов, это исследование представляет собой важное сотрудничество, охватывающее как географические регионы, так и разные поколения. В исследовательскую группу входят ученые из Южной Америки, Европы, Ближнего Востока и Австралазии, сочетающие в себе опыт в современном геномном секвенировании и популяционной генетике вирусов с многолетним опытом исследований вирусов растений. Ведущий автор исследования, Адриан Дж. Гиббс, опубликовал одно из первых исследований, описывающих андский тимовирус, в 1966 году, а другие участники работают над андскими вирусами картофеля с 1970-х годов.
Понимание происхождения и распространения этих вирусов помогает исследователям прогнозировать будущие риски в мире, где растения, семена и сельскохозяйственная продукция перемещаются между континентами быстрее, чем когда-либо прежде.
Исследование показывает, что, хотя эволюционные корни некоторых вирусов сельскохозяйственных культур уходят в мир, сформированный ледниками и доисторическими экосистемами, деятельность человека в последние столетия сыграла важную роль в формировании их современного распространения. Эта более широкая перспектива предоставляет ценную информацию для ученых, изучающих эволюцию вирусов, а также для органов по защите растений и биобезопасности, ответственных за защиту сельскохозяйственных культур и экосистем от возникающих заболеваний.
Источник: American Phytopathological Society.