Вирусы «крадут» гены у морских микробов, влияя на круговорот веществ в океане

Вирусы, заражающие микробы в океане, играют ключевую роль в глобальном круговороте питательных веществ, включая углерод. Это помогает океанам поглощать половину антропогенного углерода из атмосферы и производить половину кислорода, которым мы дышим.

Новое исследование приближает учёных к пониманию того, как вирусы влияют на этот процесс. Команда из Университета штата Огайо создала каталог генов, которые вирусы «крадут» у морских микробов. Результаты опубликованы в журнале Microbiome.

Ключевые результаты исследования

  • Каталог «украденных» генов: Учёные идентифицировали и систематизировали почти 23 000 вспомогательных метаболических генов (AMGs), включая более 7 000 ранее не описанных.
  • Распространённость: Примерно каждая пятая популяция океанских вирусов несёт как минимум один AMG.
  • Влияние на метаболизм: Исследователи картировали 340 метаболических путей, связанных с микробами в океане. Вирусные AMGs затрагивают 128 из этих путей, то есть вирусы влияют на более 37% этих процессов.

Методология

  • Исследователи проанализировали 7,6 терабайт метагеномных данных проекта Tara Oceans, увеличив количество известных популяций ДНК-вирусов в океане до 579 904.
  • Фокус был на ДНК-вирусах, заражающих прокариот (бактерии и другие одноклеточные организмы).
  • Для минимизации ложных срабатываний учёные тщательно проверяли, что идентифицированные AMGs находятся именно на сегментах вирусных геномов, а не являются копиями микробных генов.

Значение работы

  • «Наше главное открытие — теперь мы знаем, какие именно метаболические пути вирусы перепрограммируют с помощью украденных генов», — отметила первый автор Фунин Тянь.

  • Это знание позволяет использовать методы метаболического моделирования для количественной оценки влияния вирусов на сообщества микробов и функционирование океана.

  • Созданный каталог AMGs и карта метаболических путей закладывают основу для будущих экспериментов и моделей, которые смогут точнее предсказывать роль вирусов в биогеохимических процессах.

«Большинство современных моделей вообще не включают вирусы, — сказал старший автор Мэтью Салливан. — Теперь у нас есть данные, критически важные для включения вирусов и их воздействия в новые прогностические модели».