Вирусы помогают управлять углеродным циклом в глубоководных экосистемах

Исследовательская группа под руководством профессора Суна Чаомина из Института океанологии Китайской академии наук (IOCAS) раскрыла ключевую роль вирусов в углеродном цикле и структуре микробных сообществ на больших глубинах. Результаты опубликованы в Nature Communications.

Вирусное разнообразие и экологические функции

Вирусы — самые многочисленные биологические объекты в океане, их глобальная численность оценивается в 10³⁰ особей, а биомасса уступает только прокариотам. Помимо классической роли в лизе клеток-хозяев, вирусы влияют на микробные сообщества и биогеохимические циклы через горизонтальный перенос генов и метаболическое перепрограммирование с помощью вспомогательных метаболических генов (AMGs). Однако их экологические функции в экстремальных глубоководных местообитаниях — таких как гидротермальные источники, холодные просачивания и желоба — остаются одной из последних неисследованных областей в океанографии.

«Наше нынешнее понимание этих вирусных функций в лучшем случае фрагментарно», — заявил первый автор исследования доктор Ван Чон. «Картирование "горячих точек" вирусного разнообразия и расшифровка их функциональных сигнатур — это не просто академический интерес, а научная необходимость для решения ключевых загадок морского углеродного цикла».

Ключевые результаты с глубоководных участков

Исследователи изучили вирусные сообщества на четырёх глубоководных участках: затухающем холодном просачивании, участке вдали от активности просачиваний, формирующемся просачивании и подводной горе. Используя передовые методы генетического секвенирования, они обнаружили обширное вирусное разнообразие в осадках, включая множество ранее неизвестных ДНК- и РНК-вирусов.

Примечательно, что РНК-вирусы демонстрировали уникальные предпочтения к хозяевам и образ жизни по сравнению с ДНК-вирусами. Критически важно, что команда обнаружила: активные вирусные гены усиливают способность хозяев переваривать устойчивое органическое вещество, предоставляя прямое доказательство того, что вирусы управляют переработкой углерода в глубоководных экосистемах.

Доктор Ван отметил: «Это исследование представляет собой наше первое глубокое изучение вирусного "фронтира" в глубоком море. Хотя мы давно признали исключительную способность глубоководных микробов разлагать сложное органическое вещество, это исследование связывает точки, показывая, как вирусы активно сотрудничают со своими хозяевами, чтобы облегчить этот жизненно важный процесс».

Исследование осадков из различных сред холодных просачиваний и подводных гор подчёркивает потенциал вирусов помогать организмам-хозяевам метаболизировать сложное органическое вещество. Эти результаты открывают новые перспективы для понимания потоков энергии и круговорота веществ в экстремальных глубоководных местообитаниях.