Новые морские вирусы раскрывают неисследованное биоразнообразие

Исследователи из Лаборатории морских фагов Университета Аризоны обнаружили дюжину новых, ранее неизвестных науке типов вирусов, которые инфицируют различные штаммы морских бактерий.

Бактериофаги — вирусы, поражающие бактерии — играют ключевую роль в глобальных процессах. Они определяют, сколько кислорода попадает из океанов в атмосферу в обмен на углекислый газ, влияют на климатические паттерны и изменяют сообщества конкурирующих микроорганизмов в окружающей среде.

Несмотря на их важность, учёные почти ничего не знают об «экологических вирусах», так как большинство исследований сосредоточено на фагах, связанных с болезнями человека или пищевой промышленностью.

Команда под руководством Мэтью Салливана расшифровала генетический состав 31 фага, инфицирующего бактерию Cellulophaga baltica из Балтийского моря. Эта бактерия и её родственники из филума Bacteroidetes играют ключевую роль в цикле сложных углеводов в средах от океанов и морского льда до кишечника человека. Результаты опубликованы в Proceedings of the National Academy of Science.

Ключевые открытия:

• Все обнаруженные фаги ранее не были известны науке.
• Каждая группа представляет собой новый род с исключительной биологией (например, некоторые имеют геномы в два раза больше известных ранее).
• Более 80% структурных белков этих фагов не имеют известных аналогов у других видов.
• Исследование даёт первое представление о фаговой стороне «редкой биосферы» — организмов, которые распространены повсеместно, но никогда не встречаются в большом количестве в случайных пробах.

Значение исследования:

Бактерии, подобные Cellulophaga, входят в состав морского фитопланктона и контролируют глобальные циклы кислорода и углерода. Вирусы, регулирующие популяции своих бактериальных хозяев и обменивающиеся с ними генетическим материалом, являются скрытыми движущими силами этих процессов. Их изучение поможет создавать модели для понимания последствий явлений от цветения водорослей до запасов углерода в океанах.

Бактерии филума Bacteroidetes также чрезвычайно важны в микробиоме кишечника человека, определяя метаболизм сложных углеводов.

До этого исследования было охарактеризовано лишь две морские вирусно-хозяевые системы. Ранее считалось, что морские микробы и их вирусы обладают меньшим генетическим разнообразием, чем их аналоги из сточных вод или кишечника. Новые данные опровергают это: ограниченное разнообразие было следствием того, что наука лишь «поцарапала поверхность» того, что существует.

«Можно сказать, мы впервые увидели «вирусную тёмную материю»», — добавил Салливан, проводя аналогию с неуловимой материей во Вселенной.