Вирусы являются облигатными внутриклеточными паразитами живых организмов и считаются самыми многочисленными биологическими существами на Земле.
Высокопроизводительное секвенирование РНК открывает широкие возможности для изучения РНК-вирома Земли. Исторически сложилось так, что подробно изучались только вирусы, вызывающие заболевания у людей, скота и сельскохозяйственных культур, а также модельные бактериальные вирусы (фаги). Недавно, благодаря достижениям в области секвенирования генома и метагеномики, было выявлено ранее не предполагавшееся разнообразие ДНК-вирусов. Признавая роль метагеномики в открытии вирусов, Международный комитет по таксономии вирусов (ICTV) утвердил официальное признание новых таксонов вирусов на основе анализа метагеномных последовательностей.
По сравнению с ДНК-вирусами, разнообразие и роль РНК-вирусов в микробных экосистемах изучены слабо. Однако недавно метатранскриптомные исследования (объемное секвенирование РНК целых микробных сообществ) выявили огромное количество ранее не обнаруженных РНК-вирусов. В частности, анализ транскриптомов беспозвоночных привел к удвоению числа известных РНК-вирусов (Shi et al., 2016), а затем к еще 2-кратному расширению за счет анализа последовательностей РНК в метавироме (секвенирование фракций субклеточного размера), что означает наличие огромного, едва исследованного глобального РНК-вирома (Wolf et al., 2020). Другие исследования РНК-виромов включают анализ транскриптомов грибов), метатранскриптомов различных типов почвы и расширение РНК-фагома водной среды.
Кроме дельтавирусов, все РНК-вирусы имеют один общий отличительный белок - РНК-зависимую РНК-полимеразу (RdRP). Таким образом, изучение разнообразия и эволюции РНК-вирусов зависит от обнаружения и анализа RdRP. Хотя из-за крайней дивергенции последовательностей RdRPs доверие к самым глубинным ветвям филогенетического дерева невелико, было выявлено пять хорошо обособленных основных кладов, которые впоследствии были признаны филами, составляющими царство Orthornavirae в рамках царства Riboviria (Исполнительный комитет Международного комитета по таксономии вирусов, 2020; Koonin et al., 2020).
Очевидно, что обширная коллекция геномов РНК-вирусов из различных мест обитания и хозяев имеет решающее значение для понимания эволюции РНК-вирусов. В данном исследовании, изучив 5 150 метатранскриптомов из различных сред, мы расширили разнообразие РНК-вирусов с 13 282 до 124 873 отдельных кластеров на уровне разделения между видами и родами. Мы выявили две дополнительные филы и множество предварительных классов, порядков и семейств. В их число входят незарегистрированные виды, которые, вероятно, инфицируют бактерии. Кроме того, мы сообщаем о множестве неожиданных белковых доменов, некоторые из которых, вероятно, противостоят противовирусной защите. Эти результаты означают, что, несмотря на свои обычно меньшие геномы, РНК-вирусы более сходны с ДНК-вирусами в отношении захвата генов хозяина, чем считалось ранее.
В целом, полученные результаты значительно расширяют разнообразие царства Orthornavira, в частности, РНК-вирусов, ассоциированных с бактериями, при этом внося относительно незначительные изменения в последнюю таксономическую схему, что подтверждает ее общую надежность. Кроме того, в РНК-вирусах были предсказаны многочисленные функциональные возможности белков. Большой объем данных, полученных в этой работе, доступен через сопутствующий веб-сайт (riboviria.org) или через депозитарий Zenodo. Мы ожидаем, что этот ресурс позволит исследователям получить значимый и всеобъемлющий контекст при описании новых РНК-вирусов в будущих исследованиях, например, предлагая понимание экологического распределения конкретных вирусных линий или через аннотации белковых доменов, относящихся к конкретным кладам. Кроме того, этот ресурс может помочь исследователям определить ключевые геномы РНК-вирусов, которые необходимо охарактеризовать экспериментально.
