Начало Наука Ученые обнаружили вирусы, тайно правящие мировым океаном

Ученые обнаружили вирусы, тайно правящие мировым океаном

Наука
/ 1235 0
Ученые обнаружили вирусы, тайно правящие мировым океаном

Ученые сообщают, что тысячи таинственных вирусов, которые недавно были обнаружены в Мировом океане, могут оказывать огромное влияние на экосистемы, отчасти за счет «перепрограммирования» зараженных хозяев.

Новое исследование, опубликованное в четверг, 9 июня, в журнале Science, посвящено вирусам, содержащим РНК, молекулярный родственник ДНК. Примеров РНК-содержащих вирусов при заболеваниях человека предостаточно; например, коронавирусы и вирусы гриппа основаны на РНК. Однако, когда дело доходит до РНК-вирусов в океане, ученые только-только узнают о том разнообразии, которое можно найти, и о диапазоне хозяев, которых они могут заразить.

Основываясь на новом исследовании, «мы, безусловно, уверены, что большинство РНК-вирусов в океане инфицируют микробные эукариоты, то есть грибы и протистов, и в меньшей степени беспозвоночных», говорит соавтор исследования, специалист по вирусной экологии из Университета штата Огайо (OSU) Гильермо Домингес-Уэрта. Эукариоты – это организмы со сложными клетками, которые содержат свой генетический материал внутри ядра.

Эти вирусные хозяева, а именно грибы и протисты, в том числе водоросли и амебы, вытягивают углекислый газ из атмосферы и, следовательно, влияют на то, сколько углерода в конечном итоге сохраняется в океане. Заражая эти организмы, РНК-вирусы, вероятно, влияют на то, как углерод течет через океан в целом, сказал Стивен Вильгельм, главный исследователь Исследовательской группы водной микробной экологии в Университете Теннесси в Ноксвилле, который не участвовал в новом исследовании.

«Учитывая обилие частиц РНК-вируса, знание того, что они могут это делать, продолжает строить историю о том, насколько важны вирусы в мире в отношении таких вещей, как потоки энергии и углерода», сказал Стивен Вильгельм.

Ранее в этом году Домингес-Уэрта и его коллеги сообщили об обнаружении более 5,5 тыс. ранее не идентифицированных РНК-вирусов в Мировом океане.

Для этого исследования команда проанализировала 35 тыс. проб воды, которые были собраны в 121 месте пяти океанов консорциумом Tara Oceans Consortium, продолжающимся глобальным исследованием, изучающим влияние изменения климата в океанах. Эти образцы воды кишели планктоном – крошечными организмами, которые дрейфуют по течению и часто служат хозяевами для РНК-вирусов. Чтобы обнаружить вирусы в этом планктоне, исследователи просеяли всю РНК в клетках планктона, чтобы найти определенный фрагмент генетического кода, называемый геном RdRp.

«Это единственная… кодирующая последовательность, общая для всех РНК-вирусов», сказал Домингес-Уэрта, который в настоящее время работает научным консультантом в фирме Virosphaera. Однако ген RdRp отсутствует в клетках и других видах вирусов.

В конце концов, команда обнаружила так много РНК-вирусов, спрятанных в планктоне, что они предложили удвоить количество типов РНК-вирусов – широкой таксономической категории чуть ниже «царства» – с пяти до 10, чтобы классифицировать их все.

Оттуда исследователи хотели лучше понять, как эти вирусы распространяются по всему миру и на какие хосты они нацелены.

Ученые определили, что вирусные сообщества можно разделить на четыре основные зоны: арктическую, антарктическую, умеренную и тропическую эпипелагическую, то есть расположенную близко к поверхности океана, и умеренную и тропическую мезопелагическую, то есть от 200 м до 1 км под водой. Интересно, что разнообразие вирусов оказалось самым высоким в полярных зонах несмотря на то, что в более теплых водах можно было заразить большее количество хозяев.

Вирусы, когда дело доходит до разнообразия, не заботятся о том, насколько холодна вода, сказал соавтор исследования, научный сотрудник отдела микробиологии OSU Ахмед Зайед. Это открытие намекает на то, что около полюсов многие вирусы, вероятно, конкурируют за одних и тех же хозяев.

Чтобы идентифицировать этих вирусных хозяев, команда использовала несколько стратегий. Например, один метод включал сравнение геномов РНК-вирусов с известными хозяевами с геномами вновь обнаруженных вирусов, а другой – поиск редких фрагментов вирусной РНК в геномах клеток-хозяев, где иногда могут оставаться фрагменты РНК. Этот анализ показал, что многие из РНК-вирусов в океане заражают грибы и простейшие, некоторые заражают беспозвоночных, а незначительная часть заражает бактерии.

Команда также неожиданно обнаружила, что 95 вирусов несут гены, которые они «украли» из своих клеток-хозяев, сказал Домингес-Уэрта. У хозяина эти гены помогают направлять метаболические процессы внутри клетки. Это открытие предполагает, что вирусы каким-то образом влияли на метаболизм своих хозяев, вероятно для того, чтобы максимизировать производство новых вирусных частиц, заключили авторы.

Домингес-Уэрта отметил, что в прошлом некоторые исследования меньшего масштаба намекали на эту способность к считыванию генов.

Определив, какие носители могут заражать океанские вирусы, команда определила, что около 1,2 тыс. вирусов могут быть вовлечены в экспорт углерода – процесс, посредством которого углерод извлекается из атмосферы, включается в морские организмы, а затем «экспортируется» в глубокое море, поскольку эти организмы опускаются на морское дно после смерти.

По данным Научно-исследовательского института аквариума Монтерей-Бей, чем глубже погружаются эти запасы углерода, тем дольше они могут оставаться в океане, прежде чем вернуться обратно в атмосферу. По этой причине экспорт углерода является важным фактором, который ученые учитывают в моделях изменения климата. Новое исследование предполагает, что заражение морских организмов РНК-вирусами может быть еще одним, ранее непризнанным фактором, управляющим потоком углерода в океанах, поскольку вирусы изменяют клеточную активность заражаемых ими хозяев.

По словам Вильгельма, РНК-вирусы также могут управлять потоком углерода, расщепляя своих носителей и выбрасывая секвестрированный углерод в океан, поскольку вирусы часто вырываются из своих носителей после быстрой репликации внутри них.

Ваше мнение
1 + 5 =