Первое глобальное исследование морских РНК-вирусов позволило обнаружить тысячи новых вирусов, некоторые из которых играют центральную роль в связывании углерода на дне моря.
В период с 2009 по 2012 год исследователи на борту судна Tara собирали образцы морской воды во всех океанах мира. Гильермо Домингес-Уэрта из Университета штата Огайо и его коллеги исследовали сотни тысяч ДНК вирусов в этих образцах и обнаружили, что они сконцентрированы в пяти основных экологических зонах, причем наибольшее разнообразие наблюдается в Северном Ледовитом океане. Но это лишь половина истории.
Анализ ДНК вирусов был относительно прост при использовании существующих методов, но исследователям пришлось придумать более совершенные методы, чтобы выделить вирусную РНК из обилия РНК, производимой другими организмами, плавающими в каждом образце морской воды. И вот недавно Домингес-Уэрта и его коллеги опубликовали крупнейший в истории обзор РНК-вирусов в океане. Исследователи выявили более 5000 типов морских РНК-вирусов, почти все из которых были новыми для науки. "Это расширило наше представление о том, насколько велико разнообразие", - говорит Домингес-Уэрта.
Особое внимание команда уделила роли вирусов в связывании углерода. Каждый день огромное количество мертвого планктона опускается на дно океана, унося с собой углерод, содержащийся в их телах, который затем депонируется на миллионы лет. Этот процесс, известный как биологический углеродный насос, ежегодно поглощает до 12 гигатонн углерода. Это примерно треть от общего объема ежегодных выбросов CO2, вызванных деятельностью человека.
Исследователи давно знали, что вирусы играют определенную роль в этом процессе, но Домингес-Уэрта и его коллеги раскрыли новые подробности. Они считают, что по крайней мере 11 из недавно открытых РНК-вирусов инфицируют планктон, играющий важную роль в углеродном насосе, что позволяет выявить четкие механизмы влияния вирусов на этот процесс. В отличие от ДНК-вирусов, которые в основном инфицируют бактерии и археи, РНК-вирусы заражают более сложные планктонные организмы, таких как водоросли и грибы. "Когда люди думают о вирусах, они думают о болезнях. Они не думают о CO2", - говорит Домингес-Уэрта.
Авторы также разработали компьютерную модель для прогнозирования действия углеродного насоса в определенных районах океана на основе обилия вирусов, что в конечном итоге может помочь в разработке климатических моделей. Исследователи пока не могут точно определить, как тот или иной вирус ускоряет или затрудняет работу насоса, но, по их словам, в один прекрасный день вирусы можно будет использовать для тонкой настройки биологического углеродного насоса.
Еще одним неожиданным открытием стало то, что многие РНК-вирусы в океане способны изменять метаболизм своих микробных хозяев с помощью генов, украденных у самих хозяев. Эти дополнительные гены, которые РНК-вирусы могли выработать, чтобы противостоять крайне скудным ресурсам открытого океана, могут быть еще одним путем воздействия РНК-вирусов на биологический углеродный насос. "Все эти вопросы чрезвычайно интересны и находятся на переднем крае вирусной экологии", - говорит Эми Циммерман из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории, которая не принимала участия в исследовании.
