新しく発見された巨大なウイルスが生命の起源をさらに悩ましいものに

何十年もの間、ウイルスは生物と非生物の間に位置するものと定義されていました。ウイルスの持つ特徴としては、「サイズが小さく」「ゲノムが小さく」「自身を複製するために細胞に寄生するという依存性の高さを持ち」「活発でありながらも他の生物とは明確に異なるものと区別されている」などが挙げられます。しかし、2003年に研究者たちが細菌と間違えるほど巨大なウイルスを発見したことで、ウイルスの持つ特徴、いわば「ウイルスの定義」が崩れようとしています。

New Giant Viruses Further Blur the Definition of Life | Quanta Magazine
https://www.quantamagazine.org/new-giant-viruses-further-blur-the-definition-of-life-20180305/

ウイルスの中でも巨大なものにはいくつかの種類が存在しています。また、巨大なウイルスの中のいくつかは1000を超える遺伝子を有しており、中には2500以上の遺伝子を持つものもあるそうです。なお、通常のウイルスは、巨大ウイルスよりもはるかに少ない遺伝子しか有しておらず、中には4つの遺伝子しか持たないものも存在します。ウイルスが持つ遺伝子の中には、mRNAの情報に基づいてタンパク質を合成する反応「翻訳」に関するものもあり、フランスのエクス＝マルセイユ大学の進化生物学者であるシャンタル・アベルゲル氏は「巨大なウイルスは生物と同じくらい複雑だ」と語っています。

Nature Communicationsで公開されたばかりの巨大ウイルスに関する研究では、「2つの新しい巨大アメーバ感染ウイルス」が発見されており、これは「Tupanviruses(ツパンウイルス)」と名付けられています。ツパンウイルスは長い尾のようなものを持った奇妙な形をしたウイルスで、遺伝コードの特異性を決定する20種の酵素を含む最も完全な翻訳関連遺伝子のセットを持っているとのこと。なお、このツパンウイルスにも欠けているものが存在し、それはリボソーム遺伝子だそうです。

翻訳関連遺伝子を持っているウイルスはツパンウイルスだけではありません。例えば、2017年に研究者たちは、ツパンウイルスと同じように広範な翻訳関連遺伝子を有した「クロソニューウイルス」と呼ばれる巨大ウイルスに関する分析結果を公表しています。「ウイルスは翻訳領域において広範囲に混じり合っているように思え、注目に値する」と語るのは、どちらの研究にも直接的には関わっていないものの、マックス・プランク研究所のウイルス学者として著名なマタイアス・フィッシャー氏。

これらの巨大ウイルスに関する最新の研究結果は、ウイルスがいつ・どのように進化したのかについて、研究者の間で論争を巻き起こしています。あらゆるウイルスの進化の過程は詳細に判明していませんが、「ツパンウイルス」と「クロソニューウイルス」は異なるウイルスグループでありながらともに翻訳関連遺伝子を有していることから、起源が非常に近い可能性があります。ただし、「ウイルスは遺伝子が組み換えられ、進化の過程で何度も遺伝子を交換していることがわかるので、もともとどこからきたものなのかを細かに特定することは難しい」とフィッシャー氏は語っています。

巨大ウイルスは多様性の例としてだけでなく、ウイルスがどのように動作して進化しているのかをより詳しくしるためにも役立ちます。ツパンウイルスやクロソニューウイルスといった巨大ウイルスは記事作成時点ではどちらも起源や進化の経路が不明瞭ですが、遺伝子の水平伝播や遺伝子重複といったプロセスを経て遺伝子を追加しながら、20億年以上もの時間をかけて小さなウイルスから巨大化してきたものと考えられます。また、「不要な遺伝子を失う前は自律的な生物であった可能性さえある」とフィッシャー氏は主張しています。

巨大なウイルスが持つ遺伝子のいくつかは、細菌・真菌・真核生物といった細胞生物に見られるものと関連しているそうです。また、ツパンウイルスの持つゲノムの30％は細胞生物のものと同じであり、その他のウイルスの場合はより少ない割合でしか細胞生物と同じゲノムを持っていないとのこと。

by jessica mullen

アベルゲル氏は「ウイルスは既に大規模で複雑なシステムを有していると思います」と語り、生命の起源は異なる生存戦略を用いた原細胞が進化することで生まれたものなのではないかとしています。完全な翻訳機能を持った細胞の祖先が生物となり、この進化の流れに敗北した原細胞が「細胞に寄生することを強いられる」こととなったことで、これら巨大ウイルスの祖先となったのではと推測しています。このため、ツパンウイルスや他の巨大ウイルスは翻訳関連遺伝子を多く持ち合わせているのでは、とアベルゲル氏は記しています。

今のところツパンウイルスは巨大ウイルスの成り立ちを明らかにするためのパズルの1ピースのような役割を担っています。研究者たちは翻訳能力の進化をより深く理解するために翻訳関連遺伝子を分析しており、「どの遺伝子が活性か？」「どういった役割を担っているのか？」「ウイルスが正常に複製するために不可欠なのか？」などを判断しようとしています。ブリティッシュコロンビア大学の大学院生であるクリストフ・デグ氏は、「細胞生物とウイルスの間のギャップは埋まりつつある」と語っており、ツパンウイルスやクロソニューウイルスなどに関する新しい研究結果が生物学にとって大きな知見となっているとしています。