Metagenomics reshapes the concepts of RNA virus evolution by revealing extensive horizontal virus transfer

生物 人病毒体 基因组 水平基因转移 基因组 核糖核酸 RNA病毒 进化生物学 病毒进化 系统发育树 病毒 病毒分类 遗传学 系统发育学 基因 计算生物学
作者
Valerian V. Dolja,Eugene V. Koonin
出处
期刊:Virus Research [Elsevier]
卷期号:244: 36-52 被引量:174
标识
DOI:10.1016/j.virusres.2017.10.020
摘要

Virus metagenomics is a young research filed but it has already transformed our understanding of virus diversity and evolution, and illuminated at a new level the connections between virus evolution and the evolution and ecology of the hosts. In this review article, we examine the new picture of the evolution of RNA viruses, the dominant component of the eukaryotic virome, that is emerging from metagenomic data analysis. The major expansion of many groups of RNA viruses through metagenomics allowed the construction of substantially improved phylogenetic trees for the conserved virus genes, primarily, the RNA-dependent RNA polymerases (RdRp). In particular, a new superfamily of widespread, small positive-strand RNA viruses was delineated that unites tombus-like and noda-like viruses. Comparison of the genome architectures of RNA viruses discovered by metagenomics and by traditional methods reveals an extent of gene module shuffling among diverse virus genomes that far exceeds the previous appreciation of this evolutionary phenomenon. Most dramatically, inclusion of the metagenomic data in phylogenetic analyses of the RdRp resulted in the identification of numerous, strongly supported groups that encompass RNA viruses from diverse hosts including different groups of protists, animals and plants. Notwithstanding potential caveats, in particular, incomplete and uneven sampling of eukaryotic taxa, these highly unexpected findings reveal horizontal virus transfer (HVT) between diverse hosts as the central aspect of RNA virus evolution. The vast and diverse virome of invertebrates, particularly nematodes and arthropods, appears to be the reservoir, from which the viromes of plants and vertebrates evolved via multiple HVT events.
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