Experten veröffentlichen eine neue Reihe von Konsensprinzipien zur Klassifizierung der Virosphäre

Die mit der Virenklassifizierung beauftragte offizielle Stelle hat vier neue Prinzipien veröffentlicht, die Ordnung in die Virenwelt bringen. Dies bietet einen einheitlichen Rahmen, der die Klassifizierung aller Viren ermöglicht, etwas, das dringend benötigt wird, da Genomtechnologien weiterhin Millionen neuer Virusarten entdecken.

Seit den alten Zivilisationen Griechenlands und Ägyptens haben Menschen versucht, das Leben auf der Erde zu klassifizieren, indem sie Organismen in verwandte Gruppen eingeteilt haben, um das Leben zu verstehen und auf Beziehungen zu schließen.

Diese Klassifikation des Lebens oder Taxonomie machte im 18. Jahrhundert einen Riesenschritt nach vorne, als der schwedische Botaniker Carl von Linné ein hierarchisches Klassifikationssystem einführte, das Organismen nach gemeinsamen Merkmalen gruppierte. Bezeichnenderweise entwickelte er ein lateinisches Benennungssystem, das jeden Organismus nach Gruppe (Gattungen) und spezifischem Namen (Art) beschrieb. Höhere Ränge brachten verwandte Gattungen zu Familien zusammen, Familien zu Orden und so weiter durch Klassen, Phyla und Königreiche.

Mit der Veröffentlichung seines „On the Origin of Species“ gab uns Charles Darwin ein Verständnis dafür, wie sich Lebensformen auf der Erde entwickeln, und einen Rahmen, auf dem Organismen basierend auf evolutionären Beziehungen klassifiziert oder neu klassifiziert werden können. Basierend auf der Vorlage von Linnaeus hat diese evolutionäre Taxonomie die Konstruktion eines Lebensbaums ermöglicht, auf dem die Evolution jedes Organismus durch enger verwandte Organismen auf demselben Zweig bis zu gemeinsamen Vorfahren zurückverfolgt werden kann.

Mit Fortschritten in der Genomsequenzierung können wir jetzt den genetischen Code jedes Organismus lesen; festzustellen, wie Organismen miteinander verwandt sind; und platzieren Sie sie genauer auf immer detaillierteren taxonomischen Bäumen. Diese genomische Taxonomie wurde von Mikrobiologen angenommen, die es ihnen ermöglicht, Mikroben zu klassifizieren, die zuvor nicht allein anhand physikalischer Merkmale unterschieden werden konnten.

Die Genomtechnologie hat auch deutlich gemacht, wie viel genetische Vielfalt es gibt; Hochdurchsatz-Sequenzierung hat gezeigt, dass es Millionen von mikrobiellen Arten gibt, viel mehr als die Zehntausende, die bisher bekannt und klassifiziert sind. Offizielle Stellen, darunter verschiedene Interessengruppen, beginnen sich mit der Frage zu befassen, wie die Taxonomie diese riesige unbekannte Vielfalt von Organismen, die wir nicht sehen und manchmal nicht einmal kultivieren können, einbeziehen kann.

Das mit der Entwicklung und Pflege der Taxonomie von Viren und ihren Namen beauftragte Gremium ist das International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV). Im vorgenomischen Zeitalter wurden Viren nach der Form ihrer Partikel, der Art der Nukleinsäure in ihrem Genom oder nach anderen physikalischen Merkmalen wie der von ihnen verursachten Krankheit oder dem von ihnen infizierten Organismus klassifiziert. Aber wir wissen jetzt aus genomischen Proben verschiedener Umgebungen, dass es Millionen von Virusarten gibt, und sie sind mit allen Bereichen des Lebens verbunden.

Im Jahr 2016 wurde eine Konsenserklärung veröffentlicht, die das Prinzip akzeptiert, dass Viren anhand ihrer Genomsequenz klassifiziert werden können, ohne dass sie kultiviert oder ihre physikalischen Eigenschaften beschrieben werden müssen. Während dieser Fortschritt die große Vielfalt anerkennt, löst er nicht die laufenden Debatten darüber, wie Viren klassifiziert werden sollten; sollte es auf der klinischen Signifikanz, dem Wirt oder anderen biologischen Eigenschaften basieren? Unter Anwendung von Darwins Prinzipien passen Viren nicht in eine universelle evolutionäre Taxonomie, da sie sich anscheinend aus einer Reihe verschiedener, unabhängiger alter evolutionärer Ursprünge entwickelt haben und mehrere Bäume der Evolutionsgeschichte mit wenig oder keiner Überschneidung haben.

Um dies anzugehen, brachte das ICTV eine Expertengruppe aus Grundlagen- und klinischen Virologen, Bioinformatikern sowie Evolutions- und Strukturbiologen zusammen, um einen von der Gemeinschaft geführten Konsens zur Virustaxonomie zu entwickeln. Die Ergebnisse ihrer Diskussionen wurden nun in der Zeitschrift veröffentlicht PLOS-Biologie und beschreiben Sie vier zentrale Prinzipien zur Etablierung einer universellen Virustaxonomie.

Insgesamt schlägt ICTV vor, dass die Virentaxonomie formal auf evolutionären Beziehungen zwischen Viren basieren kann und sollte, wobei gegebenenfalls andere physikalische Eigenschaften verwendet werden, um die Platzierung der Ränge zu informieren.

Das erste vorgeschlagene Prinzip ist, dass Viren in erster Linie auf der Grundlage der bestmöglichen Rekonstruktion ihrer Evolutionsgeschichte klassifiziert werden sollten. Dies erkennt derzeit mindestens sechs Virusgruppen oder Bereiche an, die jeweils unabhängigen Ursprungs sind und „Markenzeichen“ -Gene teilen; Dies spiegelt die Art und Weise wider, wie Biologen Lebensbäume bis zu den frühesten evolutionären Ursprüngen der Zelle konstruieren.

Das zweite Prinzip erkennt an, dass andere Eigenschaften, die Viren auf natürliche Weise gruppieren, für Forscher, die sie untersuchen, von Nutzen sein können; zum Beispiel ihr Wirtsgebiet oder ihre geografische Verbreitung. Für die offizielle taxonomische Klassifizierung können diese Eigenschaften die evolutionäre Verwandtschaft bei der Platzierung von Viren in der Gesamttaxonomie informieren – aber nicht außer Kraft setzen.

Das dritte Prinzip erkennt an, dass es nützliche Wege geben kann, Viren zu gruppieren, die evolutionäre Beziehungen völlig außer Acht lassen. Beispielsweise ist der Begriff Arbovirus, abgeleitet von in Arthropoden geborenen Viren, eine nützliche Klassifizierung in der Landwirtschaft für Viren, die durch Insektenvektoren übertragen werden. Diese Klassifizierung gruppiert jedoch viele Viren, die nicht miteinander verwandt sind, und sollte daher nicht als Virentaxonomie bezeichnet werden. Im Allgemeinen schließt eine universelle evolutionäre Taxonomie alternative Klassifikationen nicht aus, die für medizinische, veterinärmedizinische oder landwirtschaftliche Zwecke geeigneter sein könnten.

Diese Prinzipien ermöglichen die nahtlose Klassifizierung von Viren anhand ihrer Genomsequenz, und es ermöglicht bereits Tausende weitere, sich auf den verschiedenen viralen Lebensbäumen zu positionieren. Wir befinden uns in einem Zeitalter, in dem es möglich ist, viele Eigenschaften eines Virus aus seiner Genomsequenz abzuleiten, vorausgesetzt, diese Sequenz ist vollständig und genau. Dies leitet das vierte Prinzip, das eine strenge Qualitätskontrolle genomischer Sequenzen erfordert, um sicherzustellen, dass sie für die Verwendung in der taxonomischen Zuordnung geeignet sind.

Diese Prinzipien werden dazu beitragen, jahrzehntelange Meinungsverschiedenheiten über die Virusklassifizierung zu überwinden und gleichzeitig die Revolution der Genomik zu nutzen, um eine virale Taxonomie bereitzustellen, die die große Vielfalt in der viralen Welt wirklich widerspiegelt und einbezieht.

Dr. Evelien Adriaenssens vom Quadram Institute sagte: „Es war eine Ehre, die Diskussionen zu einem so wichtigen Thema wie der Zukunft der Virustaxonomie mit einer so wunderbaren und angesehenen Gruppe von Virologen zu leiten und zu moderieren. Der Konsens, den wir erreicht haben, und die Prinzipien die wir in diesem Papier festgelegt haben, wird uns den Rahmen geben, um die – manchmal ärgerliche – Vielfalt von Viren, die durch sequenzbasierte Studien entdeckt wurde, zusammen mit den Viren einzubeziehen, die wir seit Jahren kennen und lieben.“

Prof. Peter Simmonds von der University of Oxford erklärte: „Es war eine wunderbare Erfahrung, einen Workshop mit Experten aus aller Welt zu Virusdiversität, Genomik und Klassifizierung zu teilen. Wir haben einige wichtige Schritte unternommen, um die Standpunkte der anderen zu verstehen, einen Konsens zu schaffen und einen kohärenten Satz von Prinzipien zu entwickeln, die hoffentlich die breitere Virologengemeinschaft leiten werden seit ihrer Gründung in den 1960er Jahren. Die Lösung dieser Konflikte bietet eine klare Strategie, um die Genomik-Revolution in der Virologie nutzbar zu machen.“

Prof. Murilo Zerbini von der Universidade Federal de Viçosa, Brasilien, bemerkte: „Die Virustaxonomie wurde (zum Besten) durch die Flut von Metagenomdaten verändert, und wir können jetzt viele der Lücken schließen, die in unserem Wissen über die Viren vorhanden waren Evolutionäre Beziehungen zwischen Viren Die Teilnehmer des Workshops stimmten (nach einigen intensiven Debatten!) darin überein, dass die Aufnahme dieser Daten in den taxonomischen Rahmen die Vereinheitlichung der Virustaxonomie basierend auf den vier in dem Papier dargelegten Prinzipien ermöglicht Die erstaunliche Vielfalt der Virosphäre ist endlich in greifbare Nähe gerückt.“