Хищники могут вызывать рост популяций вирусов, показало новое исследование
Исследование Университета Небраски-Линкольн впервые показало, что поедание жертвы хищником может катализировать естественный рост и спад популяций хлоровирусов, поражающих водоросли в пресной воде. Результаты, опубликованные в Proceedings of the National Academy of Sciences, могут стать «переломным моментом» в вирусологии, указывая на глубокое влияние пищевых сетей экосистемы на скорость и масштабы репликации вирусов.
Механизм заражения
Хлоровирусы размножаются, заражая зелёные водоросли, которые обычно живут внутри одноклеточных инфузорий рода Paramecium. Водоросли и инфузории находятся в мутуалистических отношениях: водоросли поставляют пищу, а инфузории обеспечивают транспорт и защиту от хлоровирусов.
Вирусы остаются рядом, прикрепляясь к поверхности инфузорий и ожидая возможности заразить водоросли. До сих пор оставалось неясным, как вирус получает доступ к своей цели, защищённой оболочкой инфузории.
Роль рачков-копепод
Ответ, по-видимому, кроется в группе миллиметровых ракообразных — копепод. Исследователи давно знали, что эти прозрачные рачки питаются инфузориями. Команда из Небраски показала, что копеподы лишь частично переваривают инфузорий, разрушая их ровно настолько, чтобы обнажить ещё живые водоросли, а затем выделяют их в воду.
Более не защищённые разрушенными инфузориями, водоросли быстро становятся жертвами хлоровирусов. Таким образом, рачки действуют как катализатор вирусной инфекции и репликации.
«Насколько мы знаем, это первый пример, когда хищник фактически высвобождает хозяина для вируса», — сказал первооткрыватель хлоровирусов Джеймс Ван Эттен.
Экспериментальные доказательства
Исследователи добавили концентрации хлоровируса и инфузорий с водорослями в образцы пресной воды. В отсутствие копепод уровень хлоровирусов почти не повышался за несколько дней. Однако при добавлении всего одной копеподы уровень вирусов увеличился почти в 100 раз всего за 24 часа. Этот скачок соответствовал росту, наблюдаемому при искусственном разрушении инфузорий звуковыми волнами.
Соавтор Дэвид Дуниган отметил, что это открытие показывает, как структура пищевых сетей может влиять на распространение вирусов, и меняет классический взгляд на инфекцию как на результат случайных столкновений:
«Исход — возникновение вируса — по сути, результат того, как быстро хищник ест. Если он ест больше, вы получаете больше вируса».
Моделирование циклов
Этот фактор может объяснять циклические колебания популяций хлоровирусов в течение года. Джон ДеЛонг включил скорость питания копепод в математическую модель для прогнозирования скорости репликации вирусов в естественной среде.
Модель воспроизвела динамику «вспышки и угасания», которая в целом соответствовала наблюдаемым в пресноводных озёрах масштабам и продолжительности циклов хлоровирусов.
«Мы просто посадили производство вирусов на нормальный цикл "хищник-жертва"... и, конечно же, это создаёт пики вирусов», — пояснил ДеЛонг.
Широкие последствия
Учитывая большое количество известных симбиотических отношений между организмами-хозяевами и их внутренними обитателями, подобная вирусная динамика может происходить в самых разных экосистемах планеты.
«Мы подозреваем, что если люди будут искать, они найдут похожие взаимодействия», — сказал Ван Эттен, отметив, что одной из возможных сред для подобных процессов могут быть коралловые рифы.