Обнаружены океанические вирусы, которые улавливают углерод и борются с изменением климата
В эпоху, когда угроза изменения климата и выбросов углекислого газа с каждым днем становится все больше, ученые погружаются в мировой океан, вооружившись обширным каталогом из сотен тысяч видов ДНК- и РНК-вирусов.
Их цель? Выявить вирусы, способные усилить захват углекислого газа в морской воде и предотвратить выделение метана из оттаивающей арктической почвы, тем самым смягчив последствия изменения климата.
Из глубины: Вирусы и улавливание углерода
Исследователи, используя данные геномного секвенирования в сочетании с искусственным интеллектом, отправились в путешествие, чтобы выявить и проанализировать вирусы, обитающие в океане.
Полученные результаты раскрывают интересный аспект этих вирусов: их способность "красть" гены у других микробов, участвующих в переработке углерода в море.
Эта кража генов помогает составить карту микробного метаболизма, обнаружив 340 известных метаболических путей в Мировом океане, причем 128 путей также обнаружены в геномах океанических вирусов.
Мэтью Салливан, профессор микробиологии и директор Центра науки о микробиоме в Университете штата Огайо, выразил свое удивление открытием: "Я был потрясен тем, что число оказалось таким большим".
ИИ, океан и устойчивость климата
Этому увлекательному исследованию способствовали достижения в области вычислительных методов, которые позволили команде идентифицировать вирусы, участвующие в метаболизме углерода.
Теперь они используют эту информацию для разработки моделей метаболизма сообществ, чтобы предсказать результаты инженерной обработки океанического микробиома для улучшения улавливания углерода.
Салливан, выступая на ежегодном собрании Американской ассоциации содействия развитию науки в Денвере 17 февраля 2024 года, поделился мыслями о последствиях исследования.
"Моделирование заключается в том, как вирусы могут повышать или понижать микробную активность в системе", - сказал Салливан.
"Моделирование метаболизма в сообществе дает мне данные о мечте: какие вирусы нацелены на наиболее важные метаболические пути, и это важно, потому что означает, что они являются хорошими рычагами, за которые можно потянуть".
В качестве координатора по вирусам в консорциуме Tara Oceans Салливан играет ключевую роль в этом трехлетнем глобальном исследовании, изучающем влияние изменения климата на мировой океан.
Фаги как земные врачи
Его лаборатория занимается фагами - вирусами, заражающими бактерии, - и стремится использовать эти микробы для преобразования углерода в форму, которая оседает на дно океана, тем самым усиливая роль океана как поглотителя углерода.
Этот подход основан на открытии, сделанном в 2016 году командой Тары, согласно которому оседанию углерода в океане способствуют вирусы.
Благодаря тому, что зараженные вирусами клетки объединяются в более крупные агрегаты, углерод эффективнее оседает на дно океана.
Аналитика на основе искусственного интеллекта позволила команде выявить "VIP" вирусы для дальнейшего изучения и потенциального использования в геоинженерии океана.
Более того, последствия этого исследования выходят за рамки здоровья океана. Лаборатория Салливана изучает возможности применения этих результатов в человеческих условиях, стремясь использовать вирусы для создания микробиомов, способствующих восстановлению после травм спинного мозга, улучшению состояния младенцев, рожденных ВИЧ-инфицированными матерями, и т. д.
Будущее: Инженерия вирусов для улавливания углерода
Салливан также рассказал о первых попытках применить стратегии геоинженерии на основе фагов к вечной мерзлоте на севере Швеции, продемонстрировав широкий потенциал этих микробных манипуляций в различных экосистемах.
В целом, исследование Салливана знаменует собой значительный скачок вперед в нашем стремлении смягчить последствия изменения климата с помощью инновационных вмешательств в океан и вечную мерзлоту.
Используя возможности вирусов для усиления захвата углерода в океанах и предотвращения выделения метана из оттаивающей арктической почвы, эта работа углубляет наше понимание взаимодействия микроорганизмов и вирусов и прокладывает новые пути для экологической инженерии.
По мере того как мы изучаем потенциал вирусов в качестве естественных инструментов геоинженерии, последствия как для здоровья океана, так и для глобальных климатических стратегий становятся все более глубокими, давая проблеск надежды в борьбе с изменением климата.
