Гигантские вирусы на леднике Гренландии могут замедлить таяние льда
Каждую весну, когда после месяцев темноты в Арктике восходит солнце, жизнь возвращается. Полярные медведи выходят из зимних берлог, полярные крачки прилетают с долгого пути с юга, а овцебыки направляются на север.
Но животные — не единственная жизнь, пробуждаемая весенним солнцем. Водоросли, находившиеся в состоянии покоя на льду, начинают цвести весной, черня большие площади льда. Почерневший лёд теряет способность отражать солнечный свет, что ускоряет его таяние и усугубляет глобальное потепление.
Однако исследователи, возможно, нашли способ контролировать рост снежных водорослей и, в долгосрочной перспективе, уменьшить таяние льда. Постдок Лаура Перини с кафедры экологических наук Орхусского университета и её коллеги обнаружили на льду, вместе с водорослями, гигантские вирусы. Их результаты опубликованы в журнале Microbiome.
Учёные предполагают, что вирусы питаются снежными водорослями и могут служить естественным механизмом контроля их цветения.
Больше, чем бактерии
Обычные вирусы имеют размер 20–200 нанометров, а типичная бактерия — 2–3 микрометра. Гигантские вирусы достигают размера 2,5 микрометра, что больше большинства бактерий.
Их геном также намного больше: у бактериофагов (вирусов, инфицирующих бактерии) в геноме 100 000–200 000 «букв», а у гигантских вирусов — около 2 500 000.
Впервые обнаружены на льду
Гигантские вирусы были впервые обнаружены в 1981 году в океане. Позже их находили в почве и даже в организме человека. Но это первый случай, когда их нашли на поверхностном льду и снеге, где доминируют микроводоросли.
«Мы проанализировали образцы тёмного льда, красного снега и криоконитовых лунок. И в тёмном льду, и в красном снеге мы нашли признаки активных гигантских вирусов. Это первый раз, когда их обнаружили на поверхностном льду и снеге с большим количеством пигментированных микроводоросль», — объясняет Лаура Перини.
Раньше считалось, что эта часть мира безжизненна. Но сегодня мы знаем, что там обитают различные микроорганизмы, включая гигантские вирусы.
«Вокруг водорослей существует целая экосистема. Помимо бактерий, нитчатых грибов и дрожжей, есть протисты, поедающие водоросли, разные виды грибов, паразитирующих на них, и найденные нами гигантские вирусы, которые их заражают», — говорит исследовательница.
Доказательства активности
Вирусы обнаружили, проанализировав всю ДНК в образцах и найдя последовательности, сходные с известными гигантскими вирусами. Чтобы убедиться, что вирусная ДНК принадлежит живым, а не давно мёртвым микроорганизмам, команда также выделила всю мРНК из образца.
Если последовательности ДНК активированы, они транскрибируются в одноцепочечные фрагменты — мРНК, которые служат «рецептами» для сборки необходимых вирусу белков. Их наличие означает, что вирус жив.
«В общей мРНК, секвенированной из образцов, мы нашли те же маркеры, что и в общей ДНК, то есть они были транскрибированы. Это означает, что вирусы живы и активны на льду», — поясняет Перини.
Механизм работы и будущие исследования
В центре гигантских вирусов находится кластер ДНК. В отличие от обычных вирусов, гигантские вирусы сами могут транскрибировать свою ДНК в мРНК, что делает их уникальными.
Однако пока неизвестно, как именно они работают. У них много активных генов, позволяющих репарировать, реплицировать, транскрибировать и транслировать ДНК, но точное назначение этих процессов неясно.
«Мы не можем точно сказать, каких хозяев заражают эти гигантские вирусы. Некоторые могут инфицировать протистов, другие — снежные водоросли. Пока мы не можем быть уверены», — говорит Перини.
Исследования продолжаются, чтобы больше узнать о роли этих вирусов в экосистеме ледника.