Новое исследование раскрывает поведение почвенных вирусов и их взаимодействие с бактериями
Вирусы в почве могут быть не столь разрушительными для бактерий, как считалось ранее, и вместо этого действовать как газонокосилки, удаляя старые клетки и давая пространство для нового роста. К такому выводу пришли исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе, опубликовавшие работу 28 сентября в журнале Nature Ecology & Evolution.
Изучение влияния вирусов на экосистемы, включая бактериальные сообщества, является сложной задачей из-за их изменчивости во времени и пространстве. Однако первые сезонные дожди в средиземноморских экосистемах, подобных калифорнийским, создают своеобразный «сброс», запуская активность, которую можно наблюдать.
Ученые взяли образцы почвы с четырех калифорнийских лугов, доставили их в лабораторию и смоделировали осадки, увлажнив сухие образцы. Это стимулировало рост микроорганизмов и вирусов. Изменения отслеживались в течение 10 дней.
«Вирусы действительно многочисленны в почве, но мы не знали, оказывают ли они какое-либо существенное влияние», — сказала Джоан Б. Эмерсон, доцент кафедры фитопатологии Калифорнийского университета в Дэвисе и автор-корреспондент статьи. — «Такой уровень экстремальной динамики ранее не наблюдался».
Вирусы, вероятно, не так смертоносны
Исследователи обнаружили, что состав вирусного сообщества был разнообразным и менялся настолько сильно, что к концу эксперимента только 15% типов вирусов остались теми же, что и в начале. Смена бактериального состава была гораздо менее выраженной. Вирусы нападали на доминирующие типы бактерий, но не уничтожали их полностью.
«Вирусные сообщества меняются гораздо сильнее на коротких временных масштабах, чем бактериальные сообщества из тех же образцов», — пояснила Эмерсон. — «Мы наблюдаем это масштабное изменение, которое мы называем обновлением, в составе вирусного сообщества с течением времени».
Вирусы влияют на структуру бактериальных сообществ, что может приводить к различиям в функционировании экосистем, поскольку бактерии влияют на циклы углерода и питательных веществ в почве.
«Бактерии могут влиять на здоровье растений, динамику экосистем и многое другое», — отметила Эмерсон.
Полученные данные позволяют предположить, что вирусы ведут себя иначе, чем считалось ранее. Это знание может привести к лучшему пониманию почвенной динамики в отношении бактерий.
«Вместо того чтобы полностью все уничтожать, возможно, вирусы осуществляют это мягкое прореживание», — сказала Эмерсон.
Общая закономерность
Исследование также показало, что вирусы вели себя сходным образом во всех четырех изученных лугах, несмотря на различия в их составе и географическом происхождении. Это говорит о том, что закономерности вирусной динамики схожи, несмотря на специфические характеристики сообществ.
«Гораздо большее изменение типов вирусов по сравнению с бактериями с течением времени позволяет предположить, что, возможно, мы неправильно измеряли бактерии», — заключила Эмерсон.
Ведущим автором статьи является Кристиан Сантос-Медельин, бывший постдокторант Калифорнийского университета в Дэвисе, а ныне сотрудник Corteva Agriscience. В исследовании также приняли участие ученые из Национальной лаборатории Лоуренса в Ливерморе, Калифорнийского университета в Беркли и Калифорнийского университета в Мерседе.