Ilmuwan Identifikasi 5.500 Spesies Virus RNA Baru di Lautan Dunia

Tim peneliti internasional melaporkan telah mengidentifikasi 5.500 spesies baru virus RNA dari sampel air laut yang dikumpulkan di seluruh dunia. Laporan studi tersebut telah dipublikasikan di jurnal Science dengan judul "Cryptic and abundant marine viruses at the evolutionary origins of Earth’s RNA virome" baru-baru ini.

Sampel air laut yang dikumpulkan di seluruh dunia telah menghasilkan harta karun berupa data baru tentang virus RNA. Temuan tersebut memperluas kemungkinan penelitian ekologi dan membentuk kembali pemahaman kita tentang bagaimana partikel submikroskopik kecil namun signifikan ini berevolusi.

Menggabungkan analisis pembelajaran mesin dengan pohon evolusi tradisional, tim peneliti internasional telah mengidentifikasi 5.500 spesies virus RNA baru yang mewakili kelima filum virus RNA yang diketahui dan menyarankan setidaknya ada lima filum virus RNA baru yang diperlukan untuk menangkap mereka.

Koleksi paling melimpah dari spesies yang baru diidentifikasi adalah milik peneliti filum yang diusulkan bernama Taraviricota. Nama tersebut mengacu pada proyek analisis dari 35.000 sampel air, yaitu Tara Oceans Consortium, sebuah studi global yang sedang berlangsung di atas sekunar Tara tentang dampak iklim perubahan di lautan dunia.

Penulis utama Matthew Sullivan, profesor mikrobiologi di The Ohio State University mengatakan, ada begitu banyak keragaman baru dari temuan mereka. "Dan seluruh filum, Taraviricota, ditemukan di seluruh lautan, yang menunjukkan bahwa mereka penting secara ekologis," kata Sullivan kepada Ohio State News.

Virus RNA, menurutnya, jelas penting di dunia kita, tetapi biasanya hanya sebagian kecil dari itu yang dipelajari, hanya beberapa ratus yang membahayakan manusia, tumbuhan, dan hewan. "Kami ingin mempelajarinya secara sistematis dalam skala yang sangat besar dan menjelajahi lingkungan yang tidak seorangpun telah melihat secara mendalam, dan kami beruntung karena mendapati hampir setiap spesies baru, dan banyak yang benar-benar baru," kata Sullivan.

Dijelaskan, sementara mikroba merupakan kontributor penting untuk semua kehidupan di planet ini, virus yang menginfeksi atau berinteraksi dengan mereka memiliki berbagai pengaruh pada fungsi mikroba. Jenis virus ini diyakini memiliki tiga fungsi utama, yaitu membunuh sel, mengubah cara sel yang terinfeksi mengelola energi, dan mentransfer gen dari satu inang ke inang lainnya.

Menurut para peneliti, mengetahui lebih banyak tentang keragaman dan kelimpahan virus di lautan dunia akan membantu menjelaskan peran mikroba laut dalam adaptasi laut terhadap perubahan iklim. Lautan menyerap setengah dari karbon dioksida yang dihasilkan manusia dari atmosfer. Dan penelitian sebelumnya oleh kelompok ini telah menyarankan bahwa virus laut adalah "tombol" pada pompa biologis yang mempengaruhi bagaimana karbon di laut disimpan.

Dengan mengambil tantangan mengklasifikasikan virus RNA, tim memasuki perairan yang masih beriak dari upaya kategorisasi taksonomi sebelumnya yang sebagian besar berfokus pada patogen virus RNA. Dalam kerajaan biologis Orthornavirae, lima filum baru-baru ini diakui oleh Komite Internasional untuk Taksonomi Virus (ICTV).

Meskipun tim peneliti mengidentifikasi ratusan spesies virus RNA baru yang sesuai dengan divisi yang ada, analisis mereka mengidentifikasi ribuan spesies lagi yang mereka kelompokkan menjadi lima filum baru. Kelima fillum baru yang diusulkan yakni, Taraviricota, Pomiviricota, Paraxenoviricota, Wamoviricota dan Arctiviricota, yang, seperti Taraviricota. Yang terakhir, sangat menonjol dan spesies yang melimpah, setidaknya di perairan Samudra Arktik yang kritis terhadap iklim, wilayah di dunia di mana kondisi pemanasan paling merusak.

Tim Sullivan telah lama membuat katalog spesies virus DNA di lautan, meningkatkan jumlahnya dari beberapa ribu pada 2015 dan 2016 menjadi 200.000 pada 2019. Untuk studi tersebut, para ilmuwan memiliki akses ke partikel virus untuk menyelesaikan analisis.

Dalam upaya saat ini untuk mendeteksi virus RNA, tidak ada partikel virus untuk dipelajari. Sebaliknya, para peneliti mengekstrak sekuens dari gen yang diekspresikan dalam organisme yang mengambang di laut, dan mempersempit analisis menjadi sekuens RNA yang berisi gen penanda, yang disebut RdRp. Gen tersebut telah berevolusi selama miliaran tahun dalam virus RNA, dan tidak ada pada virus atau sel lain.

Karena keberadaan RdRp berasal dari saat kehidupan pertama kali terdeteksi di Bumi, posisi urutannya telah menyimpang berkali-kali. Itu berarti hubungan pohon filogenetik tradisional tidak mungkin dijelaskan dengan urutan saja.

Sebagai gantinya, tim menggunakan pembelajaran mesin untuk mengatur 44.000 urutan baru dengan cara yang dapat menangani perbedaan urutan miliaran tahun ini. Peneliti kemudian memvalidasi metode dengan menunjukkan bahwa teknik tersebut dapat secara akurat mengklasifikasikan urutan virus RNA yang telah diidentifikasi.

"Kami harus membandingkan yang diketahui untuk mempelajari yang tidak diketahui," kata Sullivan.

"Kami telah menciptakan cara yang dapat direproduksi secara komputasional untuk menyelaraskan urutan-urutan itu ke tempat di mana kami dapat lebih yakin bahwa kami menyelaraskan posisi yang secara akurat mencerminkan evolusi."

Sementara itu, rekan penulis Ahmed Zayed mengatakan, bahwa mereka membandingkan kelompok yang diidentifikasi dengan taksa berbasis filogeni yang sudah mapan dan diakui. Zayed merupakan seorang ilmuwan penelitian di mikrobiologi di Ohio State dan pemimpin penelitian di Institut EMERGE. "Itulah cara kami menemukan bahwa kami memiliki lebih banyak kelompok daripada yang ada," kata Zayed.

Zayed mengatakan sejauh mana data baru tentang perbedaan gen RdRp dari waktu ke waktu mengarah pada pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana kehidupan awal mungkin telah berevolusi di planet ini.

"RdRp seharusnya menjadi salah satu gen paling kuno, sudah ada sebelum ada kebutuhan akan DNA. Jadi kita tidak hanya menelusuri asal usul virus, tapi juga menelusuri asal usul kehidupan," Zayed menjelaskan.