Atrasta nematoma pasaulio dalis: milžiniškų virusų atradimas vandenynuose

Nematomo pasaulio atskleidimas: milžiniškų virusų aptikimas vandenynuose

Jūros mikrobiologijos ir virusologijos srityje įvyko reikšmingas proveržis – tyrėjai atrado šimtus anksčiau nežinomų milžiniškų virusų, slypinčių pasaulio vandenynuose. Tarptautinė mokslininkų komanda, vadovaujama jūrų biologo Benjamino Minch ir virusologo Mohammado Moniruzzamano iš Majamio universiteto, pasitelkė pažangius kompiuterinius įrankius, kad ištirtų genetinę medžiagą, surinktą iš viso pasaulio jūros vandens mėginių. Šis platus tyrimas leido identifikuoti 230 naujų milžiniškų virusų, taip praplečiant mūsų supratimą apie vandenynų biologinę įvairovę ir mechanizmus, lemiančius jūrinių ekosistemų raidą.

Mokslinis kontekstas: jūrų virosferos pažinimas

Virusai yra gausiausi biologiniai objektai jūrų aplinkoje – kiekviename jūros vandens laše jų yra milijonai. Nors bakterijas užkrečiantys virusai (bakteriofagai) gana gerai ištirti, milžiniškų virusų – pasižyminčių labai dideliais genomais ir sudėtinga sandara – aptikimas tik pastaraisiais dešimtmečiais iš esmės pakeitė mokslininko požiūrį į virusų pasaulį. Šie naujai atrasti milžiniški virusai dažniausiai užkrečia protistus – vienaląsčių organizmų grupę, kuriai priklauso dumbliai, amebos ir žiužiai. Šių virusų ir jų šeimininkų tarpusavio santykių supratimas yra itin svarbus, nes protistai sudaro pagrindą vandenynų mitybos tinklams ir deguonies gamybai.

Pagrindiniai atradimai ir reikšmė jūrinės ekologijos kontekste

Milžiniškų virusų aptikimas tapo įmanomas naudojant pažangias genomo sekoskaitos technologijas ir specialiai sukurtą programinę įrangą, kuri analizavo didžiulius genetinius duomenų kiekius ir identifikavo virusų sekas kitų mikroorganizmų DNR masyve. Be 230 naujų milžiniškų virusų katalogavimo, komanda taip pat aptiko 569 naujus funkcinius baltymus. Tarp jų devyni yra tiesiogiai susiję su fotosinteze – procesu, kurį virusai gali kontroliuoti, kad išgautų energiją iš savo šeimininkų.

"Nustatėme, kad milžiniški virusai nešioja genus, susijusius su pagrindinėmis ląstelių funkcijomis, tokiomis kaip anglies apykaita ir fotosintezė – anksčiau manyta, jog šios savybės būdingos tik ląsteliniams organizmams", – teigia Minch. Tai leidžia manyti, kad milžiniški virusai gali reikšmingai keisti šeimininko medžiagų apykaitą infekcijos metu, potencialiai veikdami maisto medžiagų apytaką ir biogeocheminius procesus vandenyse.

Moniruzzaman priduria: "Gilindami žinias apie milžiniškų virusų įvairovę ir jų sąveiką su jūros dumbliais, galime tiksliau prognozuoti ir net sumažinti kenksmingų dumblių žydėjimo grėsmes, kurios kelia pavojų sveikatai tiek Floridoje, tiek visame pasaulyje."

Reikšminga ir tai, kad komanda milžiniškus virusus suskirstė į dvi pagrindines eilės: Imitervirales bei Algavirales. Nustatyta, jog Imitervirales pasižymi sudėtingesne genetine sandara ir lankstesniais gyvavimo ciklais, todėl gali užkrėsti platesnį šeimininkų spektrą. Šis atradimas suteikia naujų duomenų jūrų ekologijos prognozėms bei ligų prevencijai.

Technologinės naujovės ir ateities perspektyvos

Nuolat augančios genomo duomenų bazės ir tikslesnė analizės programinė įranga ženkliai supaprastino naujų virusų aptikimą ir klasifikavimą. Šios pažangios technologijos ne tik didina mūsų supratimą apie jūros mikroorganizmų įvairovę, bet ir kuria pagrindą stebėti aplinkos sveikatą bei identifikuoti vandenyje plintančius patogenus ar taršą.

"Atliekami tyrimai sukūrė bazę, kuri patobulino iki šiol taikytus naujų virusų aptikimo metodus. Tai ypač svarbu stebint taršą ir naujų patogenų atsiradimą vandens aplinkoje," pažymi Minch, pabrėždamas platesnę taikymo naudą.

Be to, šis tyrimas atskleidžia, jog mes tik pradėjome tyrinėti milžinišką virusų įvairovę pasaulio vandenynuose. Kadangi dar milijonai virusų nėra identifikuoti, tęsiami tyrimai žada suteikti žinių apie vandenynų ekosistemų atsparumą ir jų įtaką svarbiems procesams – klimato reguliavimui ir deguonies gamybai.

Išvados

Nematytas šimtų milžiniškų virusų atradimas Žemės vandenynuose ne tik plečia žinias apie jūrinę bioįvairovę, bet ir iš esmės keičia supratimą apie virusų ir šeimininkų tarpusavio ryšius, vandenynų sveikatą bei pasaulines biogeochemijos sistemas. Tobulėjant technologijoms, mokslininkai įgaus vis daugiau galimybių tirti šį gausų virosferos pasaulį, o tai suteiks vilties valdyti ekologines grėsmes ir užtikrinti gyvybiškai svarbių mūsų planetos sistemų apsaugą.