Много рядък вид микроб може да предпази арктическите ледници от бързото топене

Техният геном се оказа над 10 пъти по-богат от генома на другите вируси

Ако естествено се хранят с водорасли, могат да упражнят биологичен контрол

Екип от датски изследователи от университета в Орхус откри необичайно големи и сложни вируси в Гренландия. Това е много рядък вид микроб, който се храни с водорасли. И за първи път те бяха намерени сред леда.

Учените казват, че откритието може да предпази арктическите ледници от бързото топене. Изследването им е публикувано в научното списание Microbiome.

Порочният кръг на затоплянето

Арктика е един огромен леден пейзаж, който потъва в мрака за няколко месеца в годината. Когато настъпи пролетта, слънчевите лъчи започват леко да го загряват и местната фауна се събужда от съня. Събуждането на природата обаче не винаги е за добро.

Когато пролетното слънце стане по-горещо, водораслите, които са били в латентно състояние през дългата, тъмна зима, започват да цъфтят върху леда. И това не е типичният пролетен цъфтеж и снежните водорасли превръщат девствения бял лед в плашещо черен цвят.
Всъщност това е проблем, който (дори и да е трудно за вярване) има последствия и в други части на света. Някъде в Гренландия върху леда цъфтят черните водорасли, докато жителите на Перм се задушават от жегата, а жителите на Ростов бягат от урагана, носещ със себе си тропически дъжд. Каква може да е връзката тук?

Става дума за понятието, наречено албедо. Това е способността на определена повърхност да отразява слънчевата светлина. Белият лед перфектно отразява слънчевите лъчи и топлината се излива обратно в космоса, помагайки му да се охлади. Но когато водораслите започнат да цъфтят и потъмняват леда, той започва да абсорбира повече топлина и се топи по-бързо. В резултат на това отразяващата повърхност намалява, а белият лед отстъпва мястото си на тъмната вода или на земята и това само ускорява глобалното затопляне. Възниква порочен кръг: повече топлина - повече водорасли - по-тъмен лед - по-бързо топене - още повече топлина.

А глобалното затопляне, както вече беше доказано, води не само до факта, че през летните месеци се увеличава броят и продължителността на „горещите вълни“, но и до факта, че климата става по-„нервен“. Увеличава се броят на екстремните метеорологични явления като суши, дъждовни бури, урагани и те започват да се случват в онези региони, където преди не е имало и следа от тях.

Намерени в леда за първи път

И така мъдрата природа е решила да помогне на човечеството. Датските учени от университета в Орхус откриха вируси, които се хранят с водораслите в леда на Гренландия. И това не са обикновени вируси, а истински гиганти в света на микробите.

Ако размерът на обикновените вируси варира от 20 до 200 нанометра (около хиляда пъти по-малък от бактериите), тогава микробите, открити от датчаните в леда на Гренландия, достигат до 2,5 микрометра, надминавайки повечето бактерии по своя мащаб. Освен това техният геном се оказа над 10 пъти по-богат от генома на другите вируси и съдържа до 2,5 милиона нуклеотида.

Всъщност този тип вирус е открит за първи път през 1981 г. в океана. Там те бяха заразили зелените водорасли. Оттогава вирусите са открити и в почвата, и дори в хората, но това е първият път, когато бяха открити в леда.

„Оказа се, че има цяла екосистема около водораслите. В допълнение към бактериите, нишковидните гъби и дрождите там има и протисти, които ядат водораслите, различните видове гъби, които паразитират върху тях, и гигантските вируси, които открихме. Те заразяват снежните водорасли“, казва Лаура Перини, изследовател във Факултета по екологични науки в университета в Орхус.

Не се виждат с невъоръжено око

Въпреки че вирусите са гигантски, те не могат да се видят с просто око. Не се виждат дори със светлинен микроскоп.
"Начинът, по който открихме вирусите, бе като анализирахме цялата ДНК в пробите, които взехме. Като пресяхме този огромен набор от данни, търсейки специфични маркерни гени, открихме последователности, които имат голямо сходство с познатите гигантски вируси", обяснява Перини.

За да се уверят, че вирусната ДНК не идва от отдавна мъртви микроорганизми, а от живи и активни вируси, те извличат и цялата мРНК от пробата.

Когато последователностите на ДНК, които образуват гените, се активират, те се транскрибират в едноверижни парчета, наречени мРНК. Тези парчета работят като рецепти за изграждане на протеините, от които се нуждае вирусът. Ако те са налице, вирусът е жив.

"В общата мРНК, секвенирана от пробите, открихме същите маркери като в общата ДНК, така че знаем, че те са били транскрибирани. Това означава, че вирусите са живи и активни върху леда", допълва изследователката.

В центъра на гигантските вируси се намира кълбо от ДНК. Тази ДНК съдържа цялата генетична информация или рецепти, необходими за създаването на протеини - химичните съединения, които извършват по-голямата част от работата във вируса.

Но за да може да използва тези рецепти, вирусът трябва да ги транскрибира от двойноверижна ДНК в едноверижна мРНК.
Нормалните вируси не могат да направят това. Вместо това те имат нишки РНК, които се носят в клетката и чакат да бъдат активирани, когато вирусът зарази организма и превземе неговите клетъчни механизми.

Гигантските вируси могат да правят това сами, което ги прави много различни от нормалните вируси.

Защитете ледената покривка на Гренландия

Учените спекулират, че тези вируси може да са еволюирали съвместно с техните гостоприемници-водораслите. Тази тясна връзка между двете форми на живот ще помогне за запазване на отразяващата способност на леда, и ще забави скоростта му на топене и ще смекчи някои от ефектите на глобалното затопляне, надяват се изследователите.

„Имаме още много да учим за тези гигантски вируси, но мисля, че те могат да бъдат полезни като начин за защита на арктическия лед. Ако те естествено се хранят със снежните водорасли, те могат да упражнят един вид биологичен контрол, и да ограничават техния цъфтеж. Чрез по-нататъшно изучаване на тези вируси ще отговорим на някои от многото въпроси“, обяснява Лаура Перини.

След като разбраха генетичния механизъм на гигантските вируси, учените се надяват да ги използват, за да защитят ледената покривка на Гренландия от бързото топене и изчезване.

(Превод за "Труд news" - Павел Павлов)