Gigantyczne wirusy znalezione na pokrywie lodowej Grenlandii

Ale zwierzęta nie są jedynym życiem, które budzi wiosenne słońce. Glony uśpione na lodzie zaczynają kwitnąć wiosną, czerniąc duże obszary lodu.

Kiedy lód staje się czarny, jego zdolność odbijania światła słonecznego maleje, co przyspiesza topnienie lodu. Zwiększone topnienie pogarsza globalne ocieplenie.

Być może jednak badacze znaleźli sposób na kontrolowanie wzrostu glonów śnieżnych i być może w dłuższej perspektywie ograniczą topnienie części lodu. Żyjąc na lodzie obok glonów, Laura Perini, badaczka ze stopniem doktora na Wydziale Nauk o Środowisku Uniwersytetu w Aarhus, wraz ze swoimi współpracownikami znalazła gigantyczne wirusy.

Podejrzewa, że ​​wirusy żywią się glonami śnieżnymi i mogą służyć jako naturalny mechanizm kontroli zakwitów glonów.

„Niewiele wiemy o wirusach, ale myślę, że mogą być przydatne jako sposób na łagodzenie topnienia lodu spowodowanego zakwitami glonów. Nie wiemy jeszcze, jak są one specyficzne i skuteczne, ale musimy je zbadać mamy też nadzieję odpowiedzieć na kilka pytań” – mówi.

Większy niż bakterie

Wirusy są zwykle znacznie mniejsze niż bakterie. Normalne wirusy mają wielkość 20–200 nanometrów, podczas gdy typowe bakterie mają wielkość 2–3 mikrometrów. Innymi słowy, przeciętny wirus jest około 1000 razy mniejszy od bakterii.

Nie dotyczy to jednak gigantycznych wirusów.

Gigantyczne wirusy osiągają wielkość 2,5 mikrometra. To więcej niż większość bakterii.

Ale gigantyczne wirusy są nie tylko większe. Ich genom jest znacznie większy niż w przypadku zwykłych wirusów. Fagi – bakterie infekujące wirusy – zawierają w swoim genomie od 100 000 do 200 000 liter. Liczba gigantycznych wirusów wynosi około 2 500 000 wirusów.

Nigdy wcześniej nie znaleziono ich na lodzie

Gigantyczne wirusy odkryto po raz pierwszy w 1981 r., kiedy naukowcy znaleźli je w oceanie. Wirusy te wyspecjalizowały się w zakażaniu zielonych glonów w morzu. Później gigantyczne wirusy znaleziono w glebie na Ziemi, a nawet u ludzi.

Jednak po raz pierwszy odkryto gigantyczne wirusy żyjące na zdominowanej przez mikroalgi powierzchni lodu i śniegu, wyjaśnia Laura Perini.

„Przeanalizowaliśmy próbki ciemnego lodu, czerwonego śniegu i dziur po stopieniu (kriokonit) zarówno w ciemnym lodzie, jak i czerwonym śniegu, znaleźliśmy sygnatury aktywnych gigantycznych wirusów. Po raz pierwszy stwierdzono, że powierzchnia lodu i śniegu zawiera tak duże ilości pigmentowanych mikroalg.”

„Kilka lat temu wszyscy myśleli, że ta część świata jest jałowa i pozbawiona życia, ale dziś wiemy, że żyje tam wiele mikroorganizmów – w tym gigantyczne wirusy”.

„Oprócz bakterii, grzybów nitkowatych i drożdży istnieją protisty, które zjadają algi, różne rodzaje grzybów, które je pasożytują, oraz gigantyczne wirusy, które znaleźliśmy, które je infekują.

„Aby zrozumieć biologiczną kontrolę zakwitów glonów, musimy przestudiować te trzy ostatnie grupy”.

Nie widziałeś ich gołym okiem

Chociaż wirusy są gigantyczne, nie można ich zobaczyć gołym okiem. Laura Perini nie widziała ich jeszcze nawet pod mikroskopem optycznym. Ma jednak nadzieję, że uda jej się to zrobić w przyszłości.

„Wirusy odkryliśmy poprzez analizę całego DNA w pobranych próbkach” – wyjaśnia. „Przeglądając ten ogromny zbiór danych w poszukiwaniu konkretnych genów, znaleźliśmy sekwencje bardzo podobne do znanych gigantycznych wirusów”.

Aby potwierdzić, że wirusowe DNA nie pochodzi od dawno martwych mikroorganizmów, ale raczej od żywych, aktywnych wirusów, z próbki wyekstrahowano także całe mRNA.

Kiedy sekwencje DNA tworzące geny ulegają aktywacji, ulegają transkrypcji na pojedyncze fragmenty zwane mRNA. Fragmenty te służą jako recepty na budowanie białek potrzebnych wirusowi. Jeśli są obecne, oznacza to, że wirus żyje.

„W całkowitych sekwencjach mRNA z próbek znaleźliśmy te same znaki, co w całkowitym DNA, więc wiemy, że doszło do transkrypcji” – mówi. „Oznacza to, że wirusy żyją i są aktywne na lodzie”.

DNA i RNA w wirusach

W centrum gigantycznych wirusów znajduje się zlepek DNA. To DNA zawiera całą informację genetyczną lub receptury potrzebne do utworzenia białek, czyli związków chemicznych, które wykonują większość pracy w wirusie.

Aby jednak skorzystać z tych receptur, wirus musi skopiować je z dwuniciowego DNA do jednoniciowego mRNA.

Zwykłe wirusy nie mogą tego zrobić. Zamiast tego mają nici RNA unoszące się w komórce i czekające na aktywację, gdy wirus infekuje organizm i przejmuje komórkowe urządzenia produkcyjne.

Gigantyczne wirusy potrafią to zrobić same, co bardzo różni się od zwykłych wirusów.

Chociaż w próbkach można znaleźć DNA martwych wirusów, mRNA ulega degradacji znacznie szybciej. Dlatego mRNA jest ważnym markerem aktywności wirusa. Innymi słowy, receptury mRNA na określone białka pokazują, że wirusy żyją i poruszają się.

Nie jestem pewien, jak dokładnie działają

Ponieważ gigantyczne wirusy są stosunkowo nowym odkryciem, niewiele o nich wiadomo. W przeciwieństwie do większości innych wirusów posiadają one wiele aktywnych genów, które umożliwiają im naprawę, replikację, kopiowanie i translację DNA.

Ale przyczyna tego nie jest dokładnie znana, do czego służą.

„Nie możemy dokładnie powiązać, który gigantyczny wirus jest gospodarzem infekcji” – mówi Laura Perini. „Niektóre mogą infekować protisty, inne atakują algi śnieżne”.

Ciężko pracuje, aby dowiedzieć się więcej na temat gigantycznych wirusów i wkrótce opublikuje dalsze badania.

„Kontynuujemy badania gigantycznych wirusów, aby dowiedzieć się więcej o ich interakcjach i jaka dokładnie jest ich rola w ekosystemie Jeszcze w tym roku opublikujemy kolejny artykuł naukowy zawierający więcej informacji na temat gigantycznych wirusów infekujących uprawiane mikroalgi, które rozwijają się na powierzchni lodu naszej planety. „Pokrywa lodowa Grenlandii” – podsumowała.