За първи път са открити следи от активни гигантски вируси върху повърхностен лед и сняг, съдържащи голямо количество пигментирани микроводорасли. Вирусите вероятно регулират растежа на снежните водорасли, заразявайки ги. Ако знаем как да контролираме тези вируси, това може да ни помогне да се намали част от топенето на леда.

Когато настъпи пролетта в Арктика след месеци на студ и мрак, животът се завръща. Но освен белите мечки, от пролетното слънце се пробуждат и спящите водорасли по леда. Те  започват да цъфтят, оцветявайки големи площи от леда. Това потъмняване на леда ускорява топенето му.

Сега изследователите може би са намерили начин да контролират растежа на снежните водорасли и може би в дългосрочен план да намалят топенето на част от леда. Докторантката Лаура Перини (Laura Perini) от Катедрата по науки за околната среда в Университета в Орхус и нейните колеги са открили гигантски вируси, които живеят върху леда заедно с водораслите.

Тя подозира, че вирусите се хранят със снежните водорасли и биха могли да работят като естествен механизъм за контрол на цъфтежа на водораслите.

„Не знаем много за вирусите, но мисля, че те биха могли да бъдат полезни като начин за облекчаване на топенето на леда, причинено от цъфтежа на водораслите. Колко специфични са те и колко ефикасни биха били, все още не знаем. Но като ги изследваме допълнително, се надяваме да отговорим на някои от тези въпроси“, отбелязва Перини.

Ледената покривка на Гренландия е потъмняла заради водорасли. Кредит: Shunan Feng

ПО-ГОЛЕМИ ОТ БАКТЕРИИТЕ

Вирусите обикновено са много по-малки от бактериите. Обикновените вируси са с размери 20-200 нанометра, докато типичната бактерия е 2-3 микрометра. С други думи, един нормален вирус е около 1000 пъти по-малък от бактерия.

Това обаче не е така при гигантските вируси.

Гигантските вируси достигат размер от 2,5 микрометра. Това е размер, по-голям от този на повечето бактерии.

Но гигантските вируси не са по-големи само по размер. Техният геном е много по-голям от този на обикновените вируси. Бактериофагите - вируси, заразяващи бактерии - имат между 100 000 и 200 000 букви в генома си. Гигантските вируси имат около 2 500 000.

НИКОГА ДОСЕГА НЕ СА ОТКРИВАНИ НА ЛЕДА

Гигантските вируси са открити за първи път през 1981 г., когато изследователи ги намират в океана. Тези вируси са се специализирали в заразяването на зелени водорасли в морето. По-късно гигантски вируси са открити в почвата на сушата и дори в хора.

Но за пръв път гигантски вируси са открити да живеят на повърхността на лед и сняг, където преобладават микроводорасли, обяснява Лаура Перини.

„Както в тъмния лед, така и в червения сняг открихме следи от активни гигантски вируси. И за първи път те са открити върху повърхностен лед и сняг, съдържащи голямо количество пигментирани микроводорасли."

Преди няколко години всички смятаха тази част на света за пуста и лишена от живот. Но днес знаем, че там живеят няколко микроорганизма - включително гигантските вируси.

„Около водораслите има цяла екосистема. Освен бактериите, нишковидните гъби и дрождите, има протисти, които се хранят с водораслите, различни видове гъби, които паразитират върху тях, и гигантските вируси, които открихме и които ги заразяват."

„За да разберем биологичния контрол, действащ върху цъфтежа на водораслите, трябва да проучим последните три групи."

НЕ СE 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.

ДНК И РНК ВЪВ ВИРУСИТЕ

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.

Справка: Laura Perini, Katie Sipes, Athanasios Zervas, Christopher Bellas, Stefanie Lutz, Mohammad Moniruzzaman, Rey Mourot, Liane G. Benning, Martyn Tranter, Alexandre M. Anesio. Giant viral signatures on the Greenland ice sheet. Microbiome, 2024; 12 (1) DOI: 10.1186/s40168-024-01796-y

Източник: Giant viruses found on Greenland ice sheet, Aarhus University