‘Obelisks’: สิ่งมีชีวิตคลาสใหม่ที่พบในระบบย่อยอาหารของมนุษย์
(sciencealert.com)- มีการค้นพบสิ่งมีชีวิตคล้ายไวรัสที่เป็น RNA ชื่อ Obelisks ในมนุษย์และ ไมโครไบโอม ทั่วโลก ซึ่งไม่คล้ายกับปัจจัยทางชีววิทยาที่รู้จักเดิม ทำให้ต้องกลับมาพิจารณาขอบเขตการจำแนกของโลกจุลชีพใหม่
- Obelisks มีโครงสร้างวงแหวน RNA สั้น ๆ ขนาดประมาณ 1,000 นิวคลีโอไทด์ และได้ชื่อนี้จากรูปร่างแบบแท่งสมมาตร
- งานวิจัยพรีปรินต์ที่ยังไม่ผ่านการทบทวนโดยผู้ทรงคุณวุฒิตรวจพบ Obelisks เกือบ 30,000 ชนิด จากชุดข้อมูลลำดับพันธุกรรมสาธารณะ 5.4 ล้านชุด และพบในราว 10% ของไมโครไบโอมมนุษย์ที่สำรวจ
- ในชุดข้อมูลหนึ่ง พบ Obelisks ใน 50% ของตัวอย่างช่องปาก ของผู้ป่วย และแยก Obelisk ความยาว 1,137 นิวคลีโอไทด์ได้จากภายในแบคทีเรียช่องปากที่พบได้ทั่วไปอย่าง Streptococcus sanguinis
- Obelisks เข้ารหัสโปรตีนตระกูลใหม่ชื่อ Oblins แต่ไม่พบยีนสำหรับเปลือกโปรตีนของไวรัส จึงยังมีความเป็นไปได้ว่าใกล้เคียงกับ RNA plasmid มากกว่าไวรัส
การค้นพบและการกระจายตัวของ Obelisks
- ระหว่างการสำรวจชุมชนจุลชีพในร่างกายมนุษย์ ทีมวิจัยพบสารพันธุกรรมที่ตรวจไม่พบ ความคล้ายคลึงของลำดับหรือโครงสร้าง กับปัจจัยทางชีววิทยาที่รู้จักเดิม
- ทีมวิจัยของ Ivan Zheludev จาก Stanford University มองว่าสิ่งเหล่านี้อาจไม่ใช่ไวรัส และอาจเป็นกลุ่มใหม่ที่เชื่อมช่องว่างระหว่างโมเลกุลพันธุกรรมที่เรียบง่ายที่สุดกับไวรัสที่ซับซ้อนกว่า
- Obelisks ถูกจัดเป็น คลาส RNA ที่หลากหลาย ซึ่งอาศัยอยู่ในมนุษย์และไมโครไบโอมทั่วโลก แต่ไม่เคยถูกค้นพบมาก่อน
- ชื่อนี้มาจาก โครงสร้างแท่งสมมาตรคล้ายเสาโอเบลิสก์โบราณ ที่เกิดจากความยาวของ RNA ที่บิดตัว
- ลำดับพันธุกรรมมีความยาวเพียงประมาณ 1,000 นิวคลีโอไทด์ และความสั้นนี้อาจเป็นเหตุผลที่งานวิจัยก่อนหน้านี้มองข้ามไป
- ในงานวิจัยพรีปรินต์ที่ยังไม่ผ่านการทบทวนโดยผู้ทรงคุณวุฒิ ทีมวิจัยค้นหาในชุดข้อมูลลำดับพันธุกรรมสาธารณะ 5.4 ล้านชุด
- ตรวจพบ Obelisks ที่แตกต่างกันเกือบ 30,000 ชนิด
- พบ Obelisks ในประมาณ 10% ของไมโครไบโอมมนุษย์ที่สำรวจ
- ในชุดข้อมูลหนึ่ง พบ Obelisks ใน 50% ของตัวอย่างช่องปาก ของผู้ป่วย
- ยังพบรูปแบบที่ Obelisks ต่างชนิดกันมีอยู่ตามส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย ซึ่งอาจหมายความว่าพวกมันเป็น ผู้อยู่อาศัยประจำ ของไมโครไบโอมมนุษย์นั้น ๆ
ลักษณะที่แตกต่างจากไวรัส ไวรอยด์ และพลาสมิด
- ทีมวิจัยแยกเซลล์เจ้าบ้านชนิดหนึ่งของ Obelisk จากไมโครไบโอมมนุษย์ได้ โดยเจ้าบ้านนั้นคือ Streptococcus sanguinis จุลชีพช่องปากของมนุษย์ที่พบได้ทั่วไป
- Obelisk ภายในจุลชีพชนิดนี้มีโครงสร้างวงแหวนยาว 1,137 นิวคลีโอไทด์
- เจ้าบ้านของ Obelisks ชนิดอื่นยังไม่เป็นที่ทราบ แต่มีความเป็นไปได้ว่าอย่างน้อยบางส่วน มีอยู่ภายในแบคทีเรีย
- Obelisks ทั้งหมดดูเหมือนจะเข้ารหัสโปรตีนตระกูลใหม่ที่ทีมวิจัยตั้งชื่อว่า Oblins
- คำสั่งสำหรับสร้างโปรตีนเหล่านี้ดูเหมือนจะกินพื้นที่อย่างน้อยครึ่งหนึ่งของสารพันธุกรรมของ Obelisks
- เนื่องจาก Oblins มีความคล้ายกันมากใน Obelisks โดยรวม ทีมวิจัยจึงสงสัยว่าอาจเกี่ยวข้องกับกระบวนการจำลองตัวเอง
- ความสามารถในการเข้ารหัสโปรตีนทำให้ Obelisks แตกต่างจาก ไวรอยด์ ซึ่งเป็นวงแหวน RNA ที่รู้จักเดิม
- ในขณะเดียวกัน Obelisks ดูเหมือนจะไม่มียีนสำหรับสร้าง เปลือกโปรตีน ที่ไวรัส RNA รวมถึง COVID-19 สามารถมีได้เมื่ออยู่นอกเซลล์
- เมื่อเทียบกับ พลาสมิด ซึ่งเป็นโมเลกุลพันธุกรรมที่อยู่ร่วมภายในเซลล์ตั้งแต่พืชไปจนถึงแบคทีเรีย Obelisks มีขนาดใหญ่กว่ามาก และพลาสมิดมักประกอบด้วย DNA
- ยังไม่ยืนยันว่า Obelisks ส่งผลต่อแบคทีเรียเจ้าบ้านอย่างไร หรือแพร่กระจายระหว่างเซลล์ได้อย่างไร
- ข้อสรุปของทีมวิจัยเอนเอียงไปทางว่าองค์ประกอบเหล่านี้อาจไม่ใช่สิ่งที่มีลักษณะ ‘ไวรัส’ และอาจใกล้เคียงกับ RNA plasmid มากกว่า
- งานวิจัยเผยแพร่เป็นพรีปรินต์บน bioRxiv และยังไม่ผ่านการทบทวนโดยผู้ทรงคุณวุฒิ
1 ความคิดเห็น
ความคิดเห็นบน Hacker News
เจ๋งมากครับ/ค่ะ :) ผม/ฉันเป็น ผู้ร่วมเขียน งานวิจัยนี้ ถามอะไรก็ได้
ตอนนี้บทความนี้ผ่านการทบทวนโดยผู้ทรงคุณวุฒิแล้ว และตีพิมพ์ใน Cell เมื่อเดือนที่แล้ว: [https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)01091-2]
Obelisks เป็นส่วนหนึ่งของโครงการวิจัยที่ใหญ่กว่าซึ่ง University of Toronto และผู้ร่วมวิจัยกำลังทำอยู่ และในส่วนที่เกี่ยวข้องกัน ลองดูบทความ Virus-Viroid Hybrids [https://www.nature.com/articles/s41467-023-38301-2] และ Zeta-Elements [https://www.nature.com/articles/s41586-021-04332-2] ได้ด้วย
ชีววิทยาเชิงคำนวณ กำลังขยายความเข้าใจของเราเกี่ยวกับความหลากหลายทางชีวภาพบนโลกอย่างพลิกโฉม และผม/ฉันมองว่า Zeta-elements, Ambiviruses, Obelisks เป็นเพียงจุดเริ่มต้น หากสนใจ “Laboratory for RNA-Based Lifeforms” ของ University of Toronto กำลังรับนักพัฒนา/นักวิจัยหลังปริญญาเอก/นักศึกษาบัณฑิตศึกษาที่มีไฟอยู่: [https://www.rnalab.ca]
ขอจบไว้ตรงนี้ก่อน ถ้ายังมีคำถามเหลืออยู่ วันนี้เดี๋ยวจะกลับมาตรวจดูอีกครั้ง
ตามที่ผม/ฉันเข้าใจ ภายในกิ่งก้านของสิ่งมีชีวิตที่รู้จัก เราเห็นการอนุรักษ์ของลำดับอยู่มาก และไม่ได้ค้นพบกิ่งใหม่บ่อยนัก จึงน่าสนใจมาก
การค้นพบไวรัส/ไวรอยด์ใหม่หมดจดเป็นเรื่องที่พบบ่อยกว่านี้ไหม? ตัวกระทำทางชีววิทยาที่ใหม่จริง ๆ ในระดับลำดับถูกค้นพบบ่อยแค่ไหน?
ปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์/แบคทีเรียกับไวรัสเข้าใจได้ง่าย ไวรัสติดเชื้อเซลล์แล้วทำให้มันกลายเป็นโรงงานผลิตไวรัส
แล้ว Obelisks ทำอะไร? มันถูกรวมเข้าไปในเครื่องจักร DNA หรือออร์แกเนลล์ภายในเซลล์ หรือถูกอ่านเพื่อให้สร้าง Obelisks เพิ่มขึ้นหรือไม่?
วงจรชีวิต เป็นอย่างไร และต่างจากไวรอยด์ที่รู้จักอยู่แล้วตรงไหน?
เช่น ในตัวอย่างจีโนมจะมี Obelisks หรือสิ่งคล้าย “ชีวิต” แบบเดียวกันนี้มากกว่านี้หรือไม่?
ตอนแรกผม/ฉันสับสนกับคำว่า “class ใหม่เอี่ยมของวัตถุคล้ายไวรัส” ตรงนี้ Class ไม่ได้หมายถึงระดับการจัดจำแนกทางอนุกรมวิธานระหว่างไฟลัมกับอันดับสินะ
ดีใจมากที่มีการค้นพบชิ้นส่วนปริศนาใหม่เกี่ยวกับวิธีทำงานของลำไส้ หวังว่าสักวันเราจะเข้าใจผลกระทบต่อ ภูมิคุ้มกัน โรคเสื่อมของระบบประสาท มะเร็ง ฯลฯ ซึ่งตอนนี้ยังต้องอาศัยการค้นพบโดยบังเอิญ
ถ้าลำดับพันธุกรรมของ Obelisks มีเพียงประมาณ 1,000 ตัวอักษร โอกาสที่กระบวนการเคมีแบบสุ่มจะสร้างมันขึ้นมาใหม่ได้ในแทบทุกกาลอวกาศของจักรวาลก็น่าจะสูงขึ้นสินะ ควรเรียกว่าพบได้ทั่วโลกหรือเปล่า?
งานวิจัยนี้ยังไม่ได้ผ่าน การทบทวนโดยผู้ทรงคุณวุฒิ ดังนั้นคำกล่าวในชื่อเรื่องดูจะมั่นใจเกินไปเล็กน้อย
https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(24)01091-2
เป็นตระกูล องค์ประกอบจีโนม ใหม่จริง ๆ
ถึงอย่างนั้นก็ไม่ได้สำคัญมากนักหรอก
บทความเป็นของเดือนมกราคม แล้วตอนนี้งานวิจัยนี้ได้ตีพิมพ์ใน วารสารวิชาการ แล้วหรือยัง?
[1]: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.20.576352v1
[2]: http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2024.09.033
แต่สิ่งเหล่านี้เป็นชีวิตได้อย่างไร? โดยปกติชีวิตนิยามด้วย ความสามารถในการสืบพันธุ์ แต่สิ่งเหล่านี้ดูเหมือนจะอาศัยเครื่องจักรของเซลล์เจ้าบ้าน
มีประโยชน์ที่รู้จักไหม หรือมีความเป็นไปได้ว่า DNA ขยะบางอย่างเกี่ยวข้องกับการเข้ารหัสของสิ่งเหล่านี้?
โดยเฉพาะผม/ฉันเข้าใจว่าทฤษฎี “ไวรัสมาก่อน” เกี่ยวกับกำเนิดชีวิตได้รับแรงสนับสนุนมากขึ้น มุมมองนี้คือ แรกเริ่มมีซุปของโปรตีน/DNA จากนั้นไวรัสจึงเกิดขึ้น และหลังจากนั้นสิ่งมีชีวิตแบบเซลล์จึงปรากฏ
และถ้าต้องการสิ่งที่ไม่ “อาศัยเกาะ” อะไรเลย ก็คงต้องรอจนถึงพืชสังเคราะห์แสง ซึ่งเป็นขั้นที่ตามมาหลังจากนั้นอีกหลายช่วงในวิวัฒนาการ นี่คือความเข้าใจแบบไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญของผม/ฉันต่อทฤษฎีปัจจุบัน
เป็นเศษหลงเหลือของ โลก RNA หรือเปล่า?
น่าสนใจที่การดัดแปลง RNA มีความหลากหลายกว่า DNA และเราเพิ่งเริ่มพัฒนาวิธีค้นพบสิ่งเหล่านั้น เทคโนโลยี Nanopore sequencing ของ Oxford Nanopore Technology เป็นเทคโนโลยีแรกที่สามารถซีเควนซ์ RNA ตามธรรมชาติและการดัดแปลงของมันได้ คุณได้สำรวจด้านนี้ด้วยหรือยัง?