Вирусы и археи: битва за углерод в глубоких недрах Земли
Исследователи реконструировали многолетнюю "гонку вооружений" между вирусами и доминирующими микробами глубоких подземных экосистем — археями Altiarchaea. Команда под руководством Янины Ральфф и Виктории Туржински из Университета Дуйсбург-Эссен (лаборатория Александра Проба) с участием Объединенного института геномики (JGI) Министерства энергетики США описала, как вирусы неоднократно пытались заразить и разрушить клетки-хозяева, а те сопротивлялись. Работа опубликована в Nature Communications.
Ключевые игроки и их роль
- Altiarchaea — доминирующие и многочисленные археи в бескислородных средах глубоко под землей. Они фиксируют углерод и азот.
- Вирусы (Altivir) — литические вирусы, заражающие Altiarchaea и вызывающие лизис (разрыв) клеток. Это действие запускает подземный круговорот углерода, высвобождая свежее органическое вещество для других микробов.
Ход исследования
- Поиск вирусов: Ученые проанализировали общедоступные данные в базе JGI IMG/M и обнаружили 13 новых предсказанных вирусных геномов, названных Altivir. Они найдены в трех из четырех известных подземных экосистем, где обитают Altiarchaea.
- Реконструкция "армрестлинга": Исследователи сравнили образцы из водоносного горизонта, собранные в 2012 и 2018 годах, с образцом биопленки 2018 года. Они искали и нашли в геномах архей CRISPR-спейсеры — короткие последовательности ДНК, соответствующие фрагментам вирусов. Эти спейсеры (обнаружены для восьми отдельных групп вирусов) указывают на отраженные попытки заражения и служат "иммунной памятью" микробов.
- Визуализация атаки: С помощью целевой методики virusFISH (флуоресцентной гибридизации in situ) ученые визуализировали поведение конкретного вируса. Наблюдения подтвердили: вирусы адсорбируются на клетках, после чего те лопаются, высвобождая вирионы и перемещая углерод внутри микробного сообщества.
Важный вывод
Исследование показывает, что литические вирусы (уничтожающие клетку) в сообществах глубокой биосферы встречаются чаще, чем считалось ранее. До этого доминирующими в таких средах считались лизогенные вирусы (интегрирующиеся в ДНК хозяина и пассивно реплицирующиеся с ней).