Virus jumbo menunjukkan ‘domain keempat’ kehidupan

Penemuan dua virus baru berukuran jumbo mengaburkan batas antara kehidupan virus dan seluler dan mungkin menunjukkan adanya jenis kehidupan baru, menurut para ilmuwan.

Dua virus utama, dirinci dalam jurnal edisi minggu ini Sainstelah dijuluki “Pandoravirus” karena kejutan yang mereka dapat bagi para ahli biologi, mengacu pada tokoh mitos Yunani yang membuka sebuah kotak dan melepaskan kejahatan ke dunia.

Penemuan virus Pandora merupakan indikasi bahwa pengetahuan kita tentang keanekaragaman hayati mikroba di bumi masih belum lengkap, jelas rekan penulis studi tersebut. Jean-Michel Claverieseorang ahli virologi di Badan Penelitian Nasional Prancis di Universitas Aix-Marseille.

“Penemuan-penemuan besar masih harus dilakukan pada tingkat paling mendasar yang dapat mengubah pemahaman kita saat ini tentang asal usul kehidupan dan evolusinya,” kata Claverie.

Oleh Eugene Koonseorang ahli biologi evolusi komputasi di Pusat Informasi Bioteknologi Nasional di Bethesda, Md., yang tidak terlibat dalam penelitian ini, menyebut virus Pandora sebagai “penemuan luar biasa”, namun bukan suatu kejutan total.

“Dalam arti tertentu, ini adalah sesuatu yang kami lihat akan terjadi, dan sungguh luar biasa hal itu terjadi,” kata Koonin.

Pencarian sistematis
Laboratorium Claverie menemukan salah satu virus, Salinus virus pandora, dalam sedimen yang dikumpulkan di lepas pantai Chili. Yang lain, virus pandora manisbersembunyi di lumpur di kolam air tawar dekat Melbourne, Australia.

(tanda kutip)

Kedua virus baru ini berukuran sangat besar sehingga dapat dilihat dengan mikroskop cahaya tradisional. Genom mereka juga sangat besar: genom P.salinus panjangnya 1,91 juta basa DNA, sedangkan P.manis adalah 2,47 juta basis DNA. Sebagai perbandingan, ukuran pemegang rekor genom virus sebelumnya, Chiliensis Megavirusadalah 1,18 juta pangkalan.

M. chilensis adalah kerabat laut dari Mimivirus, sebuah kelas virus besar yang pertama kali ditemukan lebih dari satu dekade lalu dan selamanya mengubah konsepsi para ilmuwan tentang seberapa besar ukuran virus.

Setelah Claverie dan timnya mengurutkan genom Mimivirus pertama pada tahun 2010, ia memulai pencarian sistematis untuk virus yang lebih besar. Mereka menemukan P.salinus di lingkungan yang sama di Chili dimana M. chilensis ditemukan

Penemuan P.manis lebih kebetulan lagi, karena hasil sampel air yang diambil Claverie selama perjalanan ke Melbourne.

Awalnya, para ilmuwan Perancis mengira kedua virus itu sama. Namun setelah membandingkan dua rangkaian genom dan protein yang dikodekan, mereka menyadari bahwa pasangan tersebut mewakili keluarga virus baru, kata Claverie.

Apakah mereka?
Tim juga melakukan beberapa percobaan untuk memastikan bahwa Pandoravirus memang merupakan virus. Dengan menggunakan mikroskop cahaya dan elektron, para ilmuwan mengikuti entitas baru mereka melalui siklus replikasi lengkap. Entitas raksasa tersebut memenuhi ketiga kriteria utama untuk diberi label virus.

Pertama, alih-alih membelah menjadi dua seperti bakteri atau sel pada umumnya, virus Pandora menghasilkan ratusan salinan baru dalam satu siklus. Kedua, keduanya kekurangan gen yang dibutuhkan untuk produksi energi. Terakhir, mereka tidak dapat menghasilkan protein tanpa menginfeksi organisme bersel tunggal yang dikenal sebagai amuba, yang tampaknya merupakan inang pilihan Pandoravirus.

Kejutan lebih lanjut menanti tim ketika mereka menganalisis genom Pandoravirus. Itu dari P.manismengandung sekitar 1.500 gen, sedangkan P.salinus mengandung lebih dari 2.500 gen. Virus flu pada umumnya hanya memiliki 10 gen, dan M. chilensis hanya memiliki sekitar 1.000 gen.

Terlebih lagi, para ilmuwan tidak mengetahui fungsi sebagian besar gen Pandoravirus. Ada “beberapa gen yang dapat dikenali yang terlibat dalam replikasi DNA, dan beberapa gen yang terkait dengan transkripsi. Tidak banyak gen lain yang dapat dikenali,” jelas rekan penulis studi tersebut. Matthew Legendreyang juga ada di CNRS.

Virus Pandora juga berbeda dari virus lain karena mereka tidak memiliki gen untuk protein kapsid yang biasanya membentuk wadah, atau “kapsid”, dari virus raksasa.

Domain keempat
Kejanggalan ini menimbulkan pertanyaan menarik tentang asal usul virus Pandora, kata para ilmuwan.

Menurut teori yang didukung oleh Claverie dan timnya, nenek moyang kuno Pandoravirus dulunya adalah sel yang hidup bebas yang secara bertahap kehilangan sebagian besar gennya saat menjadi parasit.

Beberapa ilmuwan berpendapat bahwa sel nenek moyang hipotetis ini mungkin merupakan apa yang disebut “domain keempat” kehidupan—yaitu, cabang kehidupan yang sebelumnya tidak diketahui dan berbeda dari tiga domain yang diterima: Bakteri; Archaea, jenis organisme uniseluler lainnya; dan Eukariota, wilayah tempat hewan dan tumbuhan berada.

Aplikasi praktis
Claverie dan timnya sekarang mencari virus Pandora lain untuk mengungkap asal usul evolusinya dan mempelajari gen mereka dengan lebih baik.

“Virus-virus ini memiliki lebih dari 2.000 gen baru yang mengkode protein dan enzim yang melakukan hal-hal yang tidak diketahui, dan berpartisipasi dalam jalur metabolisme yang tidak diketahui,” jelas ahli virologi dan rekan penulis studi Chantel Abergel, yang juga di CNRS.

“Menjelaskan fungsi biokimia dan regulasinya bisa menjadi sangat penting bagi aplikasi bioteknologi dan biomedis,” tambahnya.

Para ilmuwan mempunyai alasan untuk percaya bahwa masih banyak lagi virus Pandora yang menunggu untuk ditemukan.

“Fakta bahwa dua di antaranya ditemukan hampir bersamaan dari tempat yang sangat jauh menunjukkan bahwa kita sangat beruntung,” kata Claverie, “atau bahwa mereka tidak jarang.”