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.
