Судячи з їхніх білків, віруси виникли майже одночасно з найдавнішими клітинами і відтоді розвивалися як самостійна група.
Зазвичай, коли міркують про походження і розвиток життя на Землі, віруси воліють тримати осторонь: аж надто їх неклітинна організація розходиться з уявленням, що всяке життя - це, перш за все, клітина. Існує цілком поважна гіпотеза, згідно з якою віруси - всього лише оскаженілі молекулярні комплекси, які по ходу розвитку життя періодично формуються з уламків клітинних геномів. Однак є й інша точка зору, яка дає вірусам звання четвертого домену життя, поряд з бактеріями, археями та еукаріотами.
Активними прихильниками «живих» вірусів виступають Густаво Каетано-Анольєс (Gustavo Caetano-Anollés) і його колеги з Університету Іллінойсу. Висновки вчених ґрунтуються на еволюційній картині споріднення різних груп життя відносно один одного. Зазвичай розвиток і походження того чи іншого виду оцінюється за його ДНК: гени різних видів, загонів, сімейств і т. д. порівнюються один з одним, і в результаті стає приблизно ясно, кому скільки років і хто чий родич. Найдавніші гени є зазвичай у всіх організмів, від бактерій до людини, і чим молодший вид, тим більше у нього трапляється генетичних «інновацій».
Однак цього разу дослідники вирішили шукати не в ДНК, а в білках, в просторовій будові білкових молекул. Давно відомо, що кожен вид білків володіє унікальною 3D-структурою, яка в кінцевому рахунку визначає його властивості і функції. Але тривимірний портрет молекули складає з різних «цеглин», або, краще сказати, будівельних блоків - структурних мотивів. Поліпептидний ланцюг одним своїм фрагментом може бути згорнутий так, інший фрагмент укладений якось інакше і т. д., і такі структурні мотиви повторюються у різних білків. Однак у сумі вони дають унікальну архітектуру, яка може бути схожа на інші, але все-таки є індивідуальним портретом конкретного білка.
За словами авторів роботи, такі структурні мотиви можуть бути справжніми живими копалинами, які без змін існують мільйони і мільярди років, подорожуючи від білка до білка. І у випадку з вірусами вони можуть бути набагато більш надійними свідками еволюції, ніж ДНК або РНК. Вірусні геноми мутують надзвичайно швидко, і в них дуже важко вичленувати серед моря мутацій такі, які б вказували саме на еволюційну схожість або різницю між вірусними групами. Нуклеїнові кислоти допускають великий ступінь мінливості, однак на рівні білкової молекули ці зміни в ДНК нівелюються, щоб найважливіше - просторове укладання білкової молекули - залишилося незмінним.
Дослідники проаналізували всі відомі структурні мотиви білових молекул на прикладі більш ніж 5 000 видів організмів, серед яких було 3 460 вірусів. У результаті вдалося знайти 442 білкові укладки, загальні для вірусів і для клітинних форм; ще 66 мотивів виявилися унікально-вірусними. У статті в Science Advances автори будують нове дерево життя, але вже з вірусами, які, як вони вважають, сталися від найдавніших клітин. Мабуть, вірусні клітинні предки мали сегментований РНК-геном (тобто складається з декількох фрагментів РНК), шматочки якого віруси могли винести назовні, обернувши для захисту білками.
Двома роками раніше Каетано-Анольес зі співробітниками опублікували в BMC Evolutionary Biology іншу статтю на ту ж тему, з акцентом на гігантські віруси, на кшталт мімівірусу, чий геном перевершує за обсягом інформації деякі геноми клітинних організмів. Цікаво, що у мімівірусу навіщось є гени, необхідні для синтезу білка (як відомо, у вірусів немає свого білок-синтезуючого молекулярного апарату, вони користуються потужностями зараженої клітини). У тій роботі була висловлена гіпотеза, що в далекому минулому всі віруси були гігантськими і володіли набагато більш обширними геномами, ніж ми бачимо у більшості з них зараз. Тобто неклітина, яка так бентежить біологів, цілком могла бути звичайним рухом від складного до простого, як це можна бачити на прикладі еволюції паразитів. Що ж до відсутності у сучасних вірусів здатності самостійно подвоювати свій генетичний матеріал і взагалі розмножуватися, то тут можна згадати про деякі гриби і бактерії, які не можуть жити поза господарською кліткою - віруси схожі на них, хоча у бактерій і грибів є власні інструменти для маніпуляцій з ДНК, РНК тощо.
Загалом, якщо судити з вірусних білків, то виявиться, що віруси не тільки вбудовані в загальний шлях розвитку життя, але і з'явилися на світ десь біля його витоків. І, що найголовніше, мали власну еволюцію, розвиваючись, як єдина група. Необхідно підкреслити, що мова йде не те, чи є віруси живими - тобто чи відповідають вони якомусь передначертаному ідеалу живого.
Дослідники лише з'ясовують, чи можна називати їх так, тобто в яких зв'язках з уже наявним життям вони знаходяться, розвивалися в її руслі або представляють якийсь дивний вид існування матерії. Поки що відомо менше 4 900 вірусів, хоча за деякими оцінками їх налічується більше мільйона видів (при всій сумнівності терміну «вид» у застосуванні до вірусів), так що подальші відкриття тут можуть додати гіпотез щодо того, що таке віруси і як вони з'явилися на Землі.