Ледниковый лед хранит информацию, которая помогает раскрыть историю палеоклимата и предсказать будущие изменения климата.
Хотя микроорганизмы ледникового льда изучаются с помощью культур или ампликонных подходов, более сложные метагеномные подходы, которые обеспечивают доступ к функциональной, геномной информации и вирусам, используются недостаточно, частично из-за низкой биомассы и потенциальной контаминации.
Результаты
Мы расширили существующие процедуры чистого отбора проб с помощью контролируемых экспериментов с искусственным ледяным керном и адаптировали ранее установленные метагеномные подходы с низкой биомассой для изучения вирусов ледникового льда. Эксперименты по контролируемому отбору проб резко сократили количество контаминантов, включая бактерии, вирусы и свободную ДНК, до фонового уровня. Секвенирование ампликонов с восьми глубин двух ледяных кернов Тибетского нагорья выявило распространенные линии микроорганизмов ледникового льда, включая Janthinobacterium, Polaromonas, Herminiimonas, Flavobacterium, Sphingomonas и Methylobacterium в качестве доминирующих родов, в то время как микробные сообщества значительно отличались между двумя ледниковыми кернами, что связано с различными климатическими условиями в период их формирования.
~355- и ~14 400-летние образцы льда по отдельности были подвергнуты обогащению вирусами и низкопроизводительному количественному секвенированию, что позволило получить геномные последовательности для 33 виромов. Практически все они были уникальными для данного исследования, представляя 28 новых родов и ни одного вида, общего с 225 экологически разнообразными виромами. Также 42,4% vOTU были идентифицированы как умеренные (temperate- прим.пер.), что значительно выше, чем в виромах кишечника, почвы и моря, и указывает на то, что умеренные фаги, возможно, предпочитают находиться в ледниково-ледовой среде перед замораживанием.
In silico прогнозирование связало 18 vOTU с сопутствующими многочисленными бактериями (Methylobacterium, Sphingomonas и Janthinobacterium), что указывает на то, что эти фаги инфицировали группы бактерий, распространенных во льду, прежде чем были законсервированы. Функциональная аннотация генома выявила четыре кодируемых вирусами вспомогательных метаболических гена, в частности два гена подвижности, что позволяет предположить, что вирусы потенциально облегчают получение питательных веществ для своих хозяев. Наконец, учитывая их возможную важность для круговорота метана во льду, мы сосредоточились на вирусах Methylobacterium, сопоставив вирусы, обнаруженные нами во льду, с 123 вирусами и профагами, извлеченными из 131 генома Methylobacterium, и выяснив, что эти архивные вирусы могут происходить из почвы или растений.
Выводы
В совокупности эти исследования позволили усовершенствовать процедуры отбора проб микроорганизмов и вирусов из ледникового льда и получить первое представление о вирусных сообществах и функциях в древних ледниковых средах. Такие методы и массивы данных потенциально могут позволить исследователям контекстуализировать новые открытия и начать изучать микроорганизмы ледникового льда и их вирусы в связи с прошлыми и нынешними изменениями климата в географически различных регионах по всему миру.
