Как морские вирусы помогают создавать подводные зоны, богатые кислородом

Новое междисциплинарное исследование под руководством Университета Теннесси и Университета Мэриленда показывает, что вирусная инфекция сине-зеленых водорослей (цианобактерий) в океане стимулирует продуктивность экосистемы и способствует формированию богатой кислородом полосы в воде.

«Мы действительно живем на микробной планете, и вирусы являются частью этого процесса. Иногда их активность связана со стимулированием роста и продукции в той же степени, что и с болезнями», — заявил Стивен Вильгельм, профессор кафедры микробиологии UT и один из старших авторов исследования.

Исследование, опубликованное в Nature Communications, основано на данных научного рейса Национального научного фонда в Саргассово море в октябре 2019 года. Команда работала на борту судна Atlantic Explorer в районе долговременной станции Bermuda Atlantic Time-series Study (BATS), где почти четыре десятилетия собираются физические, биологические и химические данные об океане.

Исследователи провели круглосуточный RNA sequencing микробиоты. Исследование показывает, как заражение вирусом цианобактерии Prochlorococcus высвобождает питательные вещества, которые стимулируют рост других микробов. Это способствует повышению уровня кислорода на десятки метров ниже поверхности.

«Наблюдения позволяют предположить, что эта богатая кислородом полоса воды шириной в несколько метров, которая существует на глубине около 50 метров в течение нескольких месяцев в году, по крайней мере частично обусловлена активностью вирусов», — пояснил Вильгельм.

Работа демонстрирует прямую связь между двумя ключевыми концепциями океанографии: «вирусным шунтом» (viral shunt), впервые описанным Вильгельмом и Кёртисом Саттлом в 1999 году, и «микробной петлей» (microbial loop) в пищевой сети океана.

«Анализируя крупномасштабные данные о клеточной и вирусной активности в течение суточных циклов, включая статус заражения и количество вирусов, инфицирующих цианобактерии, мы смогли выявить влияние вирусных инфекций на уровне всей системы. Вирусная инфекция, по-видимому, усиливает рециклинг углерода и питательных веществ другими микробами, стимулируя продуктивность и проливая новый свет на исторические тенденции, указывающие на связь между вирусной активностью и функционированием экосистемы ниже поверхности», — отметил профессор биологии Университета Мэриленда Джошуа С. Вайц.