Хората носят в себе си богата общност от микроби, които помагат за функционирането на ежедневието. Този микробиом разгражда храната, тренира имунната система и се бори с микробите. Учените току-що откриха нещо неочаквано в тези общности: малки кръгли РНК, които не съответстват на нито един известен вирус или бактерия.

Тези РНК се появяват в проби, свързани с човека, особено от устата, и изглеждат и действат по начин, който ги отличава от другите известни живи организми в човешкото тяло.

Работата сочи към един слой от биологията, който е бил налице в нашите данни през цялото време, но по някаква причина е бил пренебрегнат. Той не е бил открит с нов микроскоп или специализиран метод за култивиране. Бил е открит чрез четене на модели в големи масиви от данни за РНК и задаване на внимателни въпроси за структурата и последователността.

Резултатът е нова категория РНК, която екипът нарича „обелиски“.

Обелиските са малки вериги от РНК, всяка с дължина от около хиляда генетични „букви“. Прогнозите за сгъването им показват дълга, пръчковидна форма с повтарящи се двойки бази по дължината. Тази форма напомня на някои растителни патогени, наречени вироиди, но съвпадението не е перфектно.

За разлика от класическите растителни вироиди някои обелиски носят участък от РНК, който изглежда кодира протеин. Групата нарече тези предполагаеми протеини „облини“.

Тази комбинация – циркулярна РНК, която образува пръчка и понякога кодира протеин – не се вписва в обичайните категории. Тази разлика е ключовият факт – вироидите не кодират протеини. Много типични РНК вируси кодират протеини, но опаковат геномите си по различни начини. Обелиските прокарват нов път.

Екипът прегледа метатранскриптомни данни, които представляват обединена група от РНК от цели микробни общности. Софтуерът им търсеше две характерни черти на циркулярните РНК. Едната характерна черта е разкриващото припокриване на състава, където краят среща началото. Другата е предсказана спираловидна фиба, произведена от модели на сгъване на РНК. Като изискваше и двата сигнала и след това затегна филтрите, програмата извади солидна група кандидати от десетки хиляди първоначални резултати.

Този подход показва как алгоритмите могат да работят като инструменти за откриване, когато правилата за търсене са определени от биохимията. Изградете правилния тест за кръг и пръчковидна сгъвка и непознатите РНК се открояват.

Сигнали за обелиски се появиха в много набори от данни, свързани с човека, но устата се откроява. Оралните РНК проби носеха обелиски в голяма част от случаите, а по-малко съвпадения се наблюдаваха в червата. Оралните проби на едно лице показаха същите обелискни подписи, които се запазват в продължение на много месеци. Този модел изглежда по-скоро съвместим със стабилна колонизация, отколкото с произволни фрагменти, които преминават през него.

Най-простото тълкуване е, че оралният микробиом предлага условия, които са подходящи за тези РНК. Слюнката, биофилмите върху зъбите и смесицата от обичайни орални бактерии биха могли да създадат условия за поддържането им във времето.

Няколко обелиска носят кратък мотив, известен като рибозим „чукче“. Рибозимът е РНК, който изпълнява химическа задача без помощта на протеин.

Рибозимите „чукче“ могат да разрязват и да съединяват отново РНК вериги, стъпки, които се вписват в цикъла на репликация на кръгови молекули. Вградените „ножици“ позволяват на малката РНК да управлява част от собствения си механизъм за копиране. Не всеки обелиск носи този мотив. Наличието му в няколко примера обаче сочи към стратегия за самообработка в поне част от групата. Това променя картината от „странни парченца РНК“ към еволюирали механизми, които са се адаптирали, за да оцелеят и се размножават.

Данните сочат, че вероятните носители са обичайните бактерии в устата. Един случай се откроява: Streptococcus sanguinis, обичаен вид в устната кухина. Изследователите забелязаха специфичен обелиск във високи нива в бактериалната РНК, но не можаха да намерят съответстваща ДНК в бактериалния геном. Това несъответствие подкрепя идеята, че обелискът е отделна РНК, която се репликира заедно с бактерията, а не ген, кодиран в нейния хромозом.

В лабораторна култура бактерията растеше без очевидни проблеми в отсъствието на обелиска. Този резултат предполага, че обелискът не е от съществено значение за оцеляването при стандартни условия, но неговото постоянно присъствие в естествени проби предполага реална биологична връзка.

Защо всичко това е от значение?

Обелиските размиват границите, които съществуващата наука се опитва да запази ясни. Те са с размер и структура, подобни на вироидите, но понякога кодират протеин. РНК обелиските се срещат и в микробиални общности, свързани с човека, а не само в растенията.

Накрая, те се запазват във времето и носят мотиви, които подсказват за самообработваща се репликация. Всичко това разширява понятието за „генетична единица“.

Тези характеристики разширяват начина, по който мислим за микробната екология. Ако обелиските могат да се репликират във или заедно с обикновени бактерии, те могат да добавят фини слоеве на взаимодействие – конкуренция за ензими, промени в транскрипцията или промени в реакциите към стрес.

Няма доказателства, че обелиските причиняват заболявания при хората. Отговорното тълкуване е, че те маркират новооткрит слой от сложността на микробиома. Те могат да действат като фини влиятели на бактериалното поведение или да имат минимален ефект. И двете идеи са проверими.

Следващите стъпки са ясни: култивиране на микроби със и без обелиски, наблюдение на репликацията в контролирани експерименти, картографиране на функциите на кодираните протеини Oblin и измерване на промените в растежа, метаболизма или взаимодействията със съседните микроби. Тези тестове ще свържат характеристиките на последователността с реалните резултати.

Снимка: Unsplash

Виж още: iPhone 18 може да разполага с 50 процента повече оперативна памет от сегашното поколение