Kropla wody morskiej zawiera kilka milionów mikroorganizmów, z których większość trudno nazwać żywymi, ale to one mogą wpływać na zmianę klimatu na Ziemi. RIA Novosti rozumie, dlaczego wirusy morskie są niebezpieczne i czy warto z nimi walczyć.
Mikroorganizmy wielkości 60 galaktyk
W 1989 roku naukowcy z Uniwersytetu w Bergen postanowili przyjrzeć się materiałowi wytrąconemu z wody morskiej przez transmisyjny mikroskop elektronowy. Wynik był oszałamiający: okazało się, że w jednym mililitrze próbki żyje około 250 milionów wirusów - sto razy więcej niż sądzono, gdy badano cząsteczki wirusa na sztucznie hodowanych trawnikach bakteryjnych.
„Dalsza praca przyniosła jeszcze lepsze rezultaty. Najliczniejszymi organizmami żyjącymi w oceanach okazały się wirusy - ich liczba sięga kwintylionów (1030). Jeśli umieścimy wszystkie cząstki wirusów morskich w łańcuchu, rozciągnie się on na ponad 60 galaktyk”- mówi Elena Likhoshvai, profesor nauk biologicznych, kierownik wydziału ultrastruktury komórek Instytutu Limnologicznego Syberyjskiego Oddziału Rosyjskiej Akademii Nauk.
Nowoczesne metody dekodowania DNA jeszcze bardziej zmieniły pogląd na liczbę i różnorodność wirusów żyjących na planecie. W 2016 roku naukowcy z Joint Genome Institute w Kalifornii i National Laboratory. Lawrence Berkeley przeanalizował ogromną ilość danych uzyskanych po metagenomicznym sekwencjonowaniu próbek z 3000 lokalizacji geograficznych - były to ekosystemy morskie, słodkowodne i lądowe. Naukowcy odkryli ponad 125 000 odcinków wirusowego DNA, co spowodowało 16-krotny wzrost liczby znanych genów wirusowych.
Bezpretensjonalny i bardzo wytrwały
Film promocyjny:
W oceanach jest znacznie więcej mikroorganizmów niż ryb i ssaków morskich. Według niektórych raportów stanowią one do 98 procent całej biomasy oceanicznej. Najliczniejsze są wirusy. W każdej sekundzie zakażają 1023 biliony organizmów morskich iw ten sposób każdego dnia konsumują do 20% biomasy oceanicznej.
Jednocześnie wirusy wyróżniają się ekstremalną witalnością i bezpretensjonalnością. Mogą istnieć w szerokim zakresie temperatur i w najbardziej niekorzystnych warunkach. Na przykład morski wirus okrzemek (Chaetoceros debilis CdebDNAV) nadal infekuje nawet w temperaturze minus 196 stopni Celsjusza. Cyjanofagi utrzymują się w osadach nawet przez sto lat, a licząca 30000 lat olbrzymia ameba Pithovirus sibericum, niedawno odkryta w wiecznej zmarzlinie, nadal była zdolna do zakażania mikroorganizmów.
Ponadto przez długi czas uważano, że każdy wirus poluje tylko na wąską grupę w obrębie społeczności drobnoustrojów - bakterie tego czy innego rodzaju. Jednak amerykańscy naukowcy wykazali, że wirusy morskie nie są tak wybredne w stosunku do żywności i mogą infekować mikroorganizmy różnych rodzajów.
Nikt nie uniknie infekcji
Te liczby i fakty nie oznaczają, że wakacje na morzu graniczą z samobójstwem. Tylko jedna sześćdziesiąta wszystkich wirusów znajdujących się w wodzie jest niebezpieczna dla ludzi. Niektóre z nich cierpią z powodu ryb i ssaków morskich, ale ich główną ofiarą są mikroby, które odgrywają ważną rolę w kształtowaniu klimatu Ziemi.
„Wiadomo, że po ataku wirusa w genomie bakterii pozostają sekwencje CRISPR - małe, powtarzające się fragmenty genomu, oddzielone nietranskrybowanymi fragmentami DNA, zapożyczonymi z obcych elementów genetycznych. Zapewniają „odporność” na ponowną infekcję, a po ich obecności w genomie bakterii można wnioskować, że została już zakażona pewnym fagiem. CRISPR znajduje się w 40 procentach bakterii i 90 procentach archeonów”- mówi Elena Likhoshvay.
Schemat cyklu życiowego wirusa morskiego (bakteriofaga) / Ilustracja: RIA Novosti. Alina Polyanina, Depositphotos / logos2012.
Według niektórych doniesień cyjanobakterie, dzięki którym kiedyś pojawił się na Ziemi tlen, oraz inne mikroskopijne morskie fotosyntetyki dzisiaj pochłaniają około połowy całego dwutlenku węgla uwalnianego do atmosfery. Dlatego wirusy bakteriofagowe, które je atakują i niszczą, mogą odgrywać znaczącą rolę w globalnym ociepleniu. Jednak jak dotąd w świecie naukowym nie ma zgody co do tego, czy ten wpływ jest znakiem plus, czy minus.
Sanitariusze morza
Jak odkryli naukowcy z University of Warwick, infekcja wirusowa naprawdę wpływa na zdolności fotosyntezy sinic - wiązanie dwutlenku węgla (czyli jego przekształcanie w związki węgla) w kulturze bakteryjnej spowalnia prawie pięciokrotnie po ataku bakteriofagów. Według przybliżonych szacunków, w wyniku infekcji mikroorganizmów w atmosferze rocznie nie wchłania się do pięciu miliardów ton węgla - to dziesięć procent całego węgla związanego z oceanami.
Jednak niektórzy naukowcy zwracają uwagę, że po zniszczeniu bakterii przez wirusy, pozostałości mikroorganizmów są zanurzone na głębokość, gdzie procesy prowadzące do uwolnienia dwutlenku węgla są znacznie spowolnione. Tam wydzielają żelazo, fosfor i inne pierwiastki niezbędne do odżywiania fitoplanktonu. Fitoplankton rośnie i pochłania więcej dwutlenku węgla.
„Zgodnie z nowym schematem globalnego obiegu materii organicznej i elementów biogennych ekosystemów wodnych, wirioplankton (całość wszystkich wirusów zamieszkujących Ocean Światowy) wpływa na wiele procesów biogeochemicznych i ekologicznych, w tym na cykl pożywienia, oddychanie i dystrybucję substancji w różnych częściach ekosystemu. Oceniając cykl węgla i azotu, należy wziąć pod uwagę rolę wirusów, ponieważ są one ważną częścią sieci pokarmowych, które regulują globalne cykle biogeochemiczne”- podsumowuje Elena Likhoshvai.
Sinice i inne mikroskopijne fotosyntetyki morskie pochłaniają obecnie około połowy całego dwutlenku węgla uwalnianego do atmosfery / Zdjęcie: David Savage, Bruno Afonso, Pamela Silver.
Alfiya Enikeeva