Вирусы ответственны за важнейшие процессы в океанах

Большинство людей автоматически ассоциируют слово «вирус» с болезнями, пандемиями и угрозами здоровью. Однако в океанах вирусы играют не только разрушительную роль. Напротив, многие из них входят в число ключевых игроков, которые помогают поддерживать функционирование морских экосистем и косвенно влияют на климат всей планеты, показывает новое исследование, на которое обратил внимание портал. НаукаAlert.

Они удивительно важны

Вирусы являются одними из самых маленьких биологических объектов на Земле. Их размер исчисляется десятками нанометров, а это значит, что они примерно в сто раз меньше бактерий и в тысячу раз тоньше человеческого волоса. Обычные световые микроскопы не могут их уловить, что было одной из причин, по которой ученые даже в прошлом веке считали их экологически незначимыми.

Эта точка зрения начала меняться в конце 1980-х годов, когда широкое распространение получили просвечивающие электронные микроскопы. Детально исследуя морскую воду, ученые обнаружили огромное количество вирусных частиц, часто в десятках миллионов на миллилитр воды.

Было показано, что большинство морских вирусов инфицируют микроорганизмы, особенно бактерии и одноклеточные водоросли. Именно эти микробы составляют основу океанической пищевой цепи и обеспечивают примерно половину производства кислорода на Земле посредством фотосинтеза. Когда вирус проникает в клетку такого микроорганизма, он часто вызывает ее распад и выделение органических веществ, углерода и питательных веществ в окружающую воду.

На этом принципе основана так называемая модель вирусного шортинга. По его словам, вирусы перенаправляют поток углерода и питательных веществ из высших звеньев пищевой сети обратно к микроорганизмам. Вместо того, чтобы немедленно достигать более крупных животных, углерод дольше остается в микроскопической части экосистемы, где он используется бактериями и фитопланктоном. Этот процесс влияет на доступность питательных веществ, скорость фотосинтеза и то, сколько углерода в конечном итоге хранится в глубоких слоях океана.

Они выполняют регулирующую функцию.

Новые исследования предоставили прямые доказательства того, что этот механизм работает и в реальных условиях открытого океана. Международная группа ученых исследовала слой богатой кислородом воды толщиной несколько метров чуть ниже поверхности субтропической Атлантики в районе Саргассова моря. В этой зоне доминируют фотосинтезирующие цианобактерии рода Prochromococcus, концентрации которых составляют десятки тысяч клеток на миллилитр морской воды.

С помощью секвенирования РНК ученые смогли отслеживать активность вирусов и их хозяев практически в реальном времени. Они обнаружили, что уровень вирусных инфекций в этом богатом кислородом слое примерно в четыре раза выше, чем в прилегающих районах океана. Вирусы массово инфицировали клетки прохлорококка, что приводило к их распаду и выделению органических веществ.

Эта выделившаяся масса впоследствии использовалась бактериями, которые метаболизировали ее и выделяли углерод обратно в воду, а азот в виде аммония при дыхании. Аммоний оказался ключевым фактором, поддержавшим дальнейший рост цианобактерий и более интенсивный фотосинтез. Результатом стало более высокое локальное содержание кислорода и стабильная продуктивность всей территории. Таким образом, вирусная активность оказала влияние не только на отдельные клетки, но и на всю экосистему в масштабе сотен километров.

Хотя вирусы вызывают острые и хронические заболевания у человека и животных, они также выполняют регулирующую и стабилизирующую функцию в Мировом океане. Они влияют на потоки энергии, круговорот питательных веществ и способность океанов связывать углерод, тем самым косвенно влияя на глобальную климатическую систему. Таким образом, исследование микробного мира океанов — это не просто академический вопрос, а необходимый шаг к пониманию того, как Земля реагирует на изменяющиеся условия окружающей среды.

Читайте больше из категории: Новости