Морские вирусы могут помочь замедлить изменение климата
Недавно ученые выявили 5500 видов морских РНК-вирусов. Исследование показало, что некоторые из этих видов могут стимулировать поглощение углерода из атмосферы для его хранения на дне океана.
Небольшая часть этих вновь выявленных видов "украла" гены у организмов, которые они заражали, что помогло исследователям определить их хозяев и функции в морских процессах. Это исследование ведет к более полному пониманию роли, которую эти крошечные частицы играют в экосистеме океана.
"Полученные результаты важны для разработки моделей и прогнозирования того, что происходит с углеродом в нужном направлении и с нужной величиной", - сказал Ахмед Зайед, научный сотрудник Университета штата Огайо и один из первых авторов исследования.
Ведущий автор исследования Мэтью Салливан предполагает выявить вирусы, которые, будучи сконструированными в массовом масштабе, могли бы функционировать в качестве управляемых "ручек", влияющих на накопление углерода в океане.
"Поскольку люди выбрасывают все больше углерода в атмосферу, мы зависим от огромной буферной способности океана, чтобы замедлить изменение климата. Мы все больше и больше понимаем, что нам может понадобиться настройка насоса в масштабах океана", - говорит Салливан.
"Нам были бы интересны вирусы, которые могли бы настроиться на более усваиваемый углерод, что позволило бы системе расти, производить все больше и больше клеток и тонуть. А если она погрузится в воду, то мы получим еще несколько сотен или тысяч лет от худших последствий изменения климата".
Эти РНК-вирусы были обнаружены в образцах планктона, собранных в рамках проекта Tara Oceans Consortium - глобального исследования влияния изменения климата на океан. Цель исследовательского проекта - предсказать, как океан будет реагировать на изменение климата, изучив организмы, которые поглощают половину вырабатываемого человеком углерода в атмосфере и производят половину кислорода, которым мы дышим.
Эти морские вирусы заражают организмы, используя их клеточный механизм для создания копий самих себя. Хотя это плохо для хозяина, вирус может принести пользу окружающей среде, например, уменьшить вредоносное цветение водорослей. В результате статистического анализа исследование показало, что, хотя более теплые регионы обычно отличаются большим биоразнообразием, в Арктике и Антарктике разнообразие видов РНК-вирусов оказалось выше, чем ожидалось.
"Когда речь идет о разнообразии, вирусам не важна температура", - сказал соавтор исследования Гильермо Домингес-Уэрта. "В полярных областях наблюдалось более очевидное взаимодействие между вирусами и клеточной жизнью. Это говорит нам о том, что высокое разнообразие, которое мы наблюдаем в полярных областях, объясняется тем, что там больше видов вирусов конкурируют за одного и того же хозяина. Мы видим меньше видов хозяев, но больше видов вирусов, заражающих одних и тех же хозяев"
Было также обнаружено, что вирусы встраиваются в геномы случайно. "Когда это происходит, это подсказка о хозяине, потому что если вы находите вирусный сигнал в геноме хозяина, это значит, что в какой-то момент вирус был внутри клетки", - сказал Домингес-Хуэрта. Эксперты обнаружили, что РНК-вирусы в основном заражают грибы, микробные эукариоты и беспозвоночных. Лишь незначительная часть вирусов заражает бактерии.
Дальнейший анализ выявил 1 243 вида РНК-вирусов, связанных с экспортом углерода. Одиннадцать видов были вовлечены в стимулирование экспорта углерода на дно моря. Из них два вируса, связанные с хозяевами из семейства водорослей, были выбраны в качестве наиболее перспективных целей для дальнейших исследований.
"Я представляю себе, как мы будем использовать AMG и эти вирусы, которые, по прогнозам, будут заражать конкретных хозяев, для того, чтобы набрать эти метаболические карты для получения необходимого нам углерода. Именно через эту метаболическую активность нам, вероятно, и нужно действовать", - говорит Салливан.
Салливан, Домингес-Хуэрта и Зайед также являются членами команды Института интеграции биологии EMERGE в штате Огайо. Исследование опубликовано в журнале Science.
