Учёные открыли 230 новых гигантских вирусов, влияющих на жизнь и здоровье океана
Гигантские вирусы играют роль в выживании одноклеточных морских организмов — протистов (водоросли, амёбы, жгутиконосцы), которые формируют основу океанических пищевых сетей. Поскольку протисты — важная часть пищевой цепи, эти крупные ДНК-вирусы часто ответственны за различные угрозы общественному здоровью, включая вредоносное цветение водорослей.
Новое исследование учёных из Rosenstiel School of Marine, Atmospheric and Earth Science может помочь раскрыть множество типов вирусов в водных путях и океанах. Эти знания помогут местным властям лучше подготовиться к воздействию вредоносного цветения водорослей на побережье или к присутствию других вирусов в местных заливах, реках или озёрах.
Используя методы высокопроизводительных вычислений, исследователи идентифицировали 230 новых гигантских вирусов в общедоступных наборах данных морской метагеномики и охарактеризовали их функции.
Опубликованные в журнале Nature npj Viruses результаты включают открытие новых геномов гигантских вирусов, ранее неизвестных в литературе. В этих геномах охарактеризованы 530 новых функциональных белков, включая 9 белков, участвующих в фотосинтезе. Это указывает на то, что эти вирусы могут манипулировать своим хозяином и процессом фотосинтеза во время инфекции.
"Лучше понимая разнообразие и роль гигантских вирусов в океане и то, как они взаимодействуют с водорослями и другими микробами, мы можем прогнозировать и, возможно, управлять вредоносным цветением водорослей, которое представляет опасность для здоровья человека во Флориде и по всему миру", — сказал соавтор исследования, доцент Мохаммад Монируззаман.
Исследователи создали инновационный инструмент BEREN (Bioinformatic tool for Eukaryotic virus Recovery from Environmental metageNomes), предназначенный для идентификации геномов гигантских вирусов в обширных общедоступных наборах данных секвенирования ДНК.
"Мы обнаружили, что гигантские вирусы обладают генами, участвующими в клеточных функциях, таких как метаболизм углерода и фотосинтез — традиционно обнаруживаемых только у клеточных организмов", — сказал ведущий автор исследования Бенджамин Минч. — "Это предполагает, что гигантские вирусы играют непропорционально большую роль в манипуляции метаболизмом своего хозяина во время инфекции и влияют на морскую биогеохимию".
Авторы использовали суперкомпьютер Pegasus Университета Майами для обработки и сборки больших метагеномов (часто превышающих гигабазу на библиотеку), что позволило реконструировать сотни библиотек микробных сообществ.
Исследовательская группа загрузила данные секвенирования ДНК из девяти крупных глобальных проектов по отбору проб океана от полюса до полюса. Используя BEREN, они восстановили геномы гигантских вирусов из данных. Геномы были аннотированы с использованием общедоступных баз данных функций генов для характеристики функций, кодируемых этими вирусами.
Программа BEREN, использованная в исследовании, заполняет пробел в научной области, предоставляя простой в использовании инструмент «всё в одном» для идентификации и классификации гигантских вирусов в наборах данных секвенирования. BEREN доступен для всех и может быть загружен по адресу: gitlab.com/benminch1/BEREN
Исследование под названием "Expansion of the genomic and functional diversity of global ocean giant viruses" было опубликовано 21 апреля 2025 года в журнале Nature npj Viruses.