Вирусы захватывают глубоководные бактерии у гидротермальных источников

На глубине более мили под поверхностью океана, где из гидротермальных источников ("чёрных курильщиков") извергаются тёмные облака богатой минералами воды, невидимые армии вирусов и бактерий ведут войну.

Как пираты, берущие на абордаж гружёный сокровищами корабль, вирусы заражают бактериальные клетки, чтобы завладеть добычей: крошечными шариками элементарной серы, хранящимися внутри бактерий.

Вместо того чтобы скрыться с наградой, вирусы заставляют бактерии сжигать эти ценные запасы серы, а затем используют высвобожденную энергию для собственной репликации, в конечном итоге заполняя бактериальные клетки до предела.

Исследование, основанное на анализе ДНК из проб морской воды, собранных у гидротермальных источников в западной части Тихого океана и в Калифорнийском заливе, предполагает, что вирусы в тёмных глубинах океана косвенно получают доступ к огромным источникам энергии в форме элементарной серы.

• Новая роль вирусов: Работа идентифицирует вирусы как ключевых игроков в процветающих экосистемах вокруг глубоководных гидротермальных источников.
• Хемосинтетическая система: Впервые подобные взаимоотношения наблюдаются в хемосинтетической системе, где микробы полагаются исключительно на неорганические соединения, а не на солнечный свет, как источник энергии.
• Генетический обмен: Вирусы, по-видимому, действуют как агенты эволюции, обмениваясь генами с бактериями. Они служат резервуаром генетического разнообразия, который помогает формировать бактериальную эволюцию.

Ключевое открытие: В ДНК обнаруженных ранее неизвестных вирусов содержатся гены, тесно связанные с генами серопотребляющей бактерии SUP05, которые используются для извлечения энергии из соединений серы. Эти вирусные гены, называемые вспомогательными метаболическими генами, вероятно, были захвачены у бактерий в ходе древнего взаимодействия.

Гипотеза: Вирусы "угоняют" бактериальные клетки, заставляя их потреблять элементарную серу с помощью вирусных SUP05-подобных генов. Ускоренные метаболические реакции высвобождают энергию, которую вирусы затем используют для собственного размножения и распространения.

Значение: Эти находки помогут понять, как морские биогеохимические циклы, включая цикл серы, отреагируют на глобальные изменения окружающей среды, такие как расширение мёртвых зон в океанах. Бактерии SUP05, которые могут продуцировать парниковый газ закись азота (N₂O), вероятно, расширят свой ареал по мере роста бескислородных зон.

Исследование опубликовано 1 мая в журнале Science.