Zinātnieki ir atklājuši, ka vīrusi, kas inficē mikrobus, būtiski ietekmē klimata pārmaiņas, ietekmējot metāna ciklu. Šis pētījums, kurā tiek analizēta DNS no dažādām vidēm, parāda, ka vīrusu ietekme uz vidi atšķiras atkarībā no dzīvotnes. Pētījums uzsver sarežģītās attiecības starp vīrusiem, mikrobiem un metāna emisijām, kas liecina par nepieciešamību turpināt pētīt vīrusu lomu klimata dinamikā.
Pētījums atklāj, ka mikroorganismi, kad tie ir inficēti, satur jaunus metānu ģenerējošus gēnus.
Nesen veikts pētījums atklāj, ka vīrusi, kas inficē mikrobus, veicina klimata pārmaiņas, spēlējot galveno lomu metāna, spēcīgas siltumnīcefekta gāzes, pārvietošanā pa vidi.
Analizējot gandrīz 1000 metagenomikas grupas DNS Izmantojot datus no 15 dažādiem biotopiem, sākot no dažādiem ezeriem līdz govs vēdera iekšpusei, pētnieki atklāja, ka mikrobu vīrusi satur īpašus ģenētiskus elementus, lai kontrolētu metāna procesus, ko sauc par papildu vielmaiņas gēniem (AMG). Atkarībā no organismu dzīvesvietas šo gēnu skaits var atšķirties, kas liecina, ka vīrusu iespējamā ietekme uz vidi arī atšķiras atkarībā no to dzīvotnes.
Šis atklājums ir svarīgs elements, lai labāk izprastu, kā metāns mijiedarbojas un pārvietojas dažādās ekosistēmās, sacīja Zhiping Zhong, pētījuma vadošais autors un Ohaio štata universitātes Bērda polāro un klimata pētījumu centra zinātniskais līdzstrādnieks.
“Ir svarīgi saprast, kā mikroorganismi virza metāna procesus,” sacīja Džons, kurš ir arī mikrobiologs, kura pētījumi pēta, kā mikrobi attīstās dažādās vidēs. “Mikrobu ieguldījums metāna metabolismā ir pētīts gadu desmitiem, taču pētījumi vīrusu jomā joprojām ir pārāk maz pētīti, un mēs vēlamies uzzināt vairāk.”
Pētījums tika publicēts žurnālā Dabas sakari.
Vīrusu loma siltumnīcefekta gāzu emisijās
Vīrusi ir palīdzējuši nodrošināt visus ekoloģiskos, bioģeoķīmiskos un evolūcijas procesus uz Zemes, taču zinātnieki tikai salīdzinoši nesen ir sākuši pētīt to saistību ar klimata pārmaiņām. Piemēram, metāns ir otrs lielākais siltumnīcefekta gāzu emisiju virzītājspēks aiz oglekļa dioksīda, taču to galvenokārt ražo vienšūnu organismi, ko sauc par arhejām.
“Vīrusi ir visizplatītākā bioloģiskā vienība uz Zemes,” sacīja Metjū Salivans, pētījuma līdzautors un Ohaio štata Mikrobiomu zinātņu centra mikrobioloģijas profesors. “Šeit mēs paplašinām to, ko zinām par to ietekmi, pievienojot metāna cikla gēnus garajam gēnu sarakstam vīruss– Kodēti vielmaiņas gēni. Mūsu komanda centās atbildēt, cik daudz “mikrobu metabolisma” vīrusi faktiski manipulē infekcijas laikā.
Lai gan tagad ir labi zināma mikrobu svarīgā loma globālās sasilšanas paātrināšanā, maz ir zināms par to, kā ar metāna metabolismu saistītie gēni, ko kodē vīrusi, kas inficē šos mikrobus, ietekmē metāna ražošanu, sacīja Džuns. Šī noslēpuma atrisināšana ir tas, kas lika Džonam un viņa kolēģiem pavadīt gandrīz desmit gadus, vācot un analizējot mikrobu un vīrusu DNS paraugus no unikāliem mikrobu rezervuāriem.
Viena no svarīgākajām vietām, ko komanda izvēlējās studijām, ir Vrana ezers, kas ir daļa no dabas rezervāta Horvātijā. Ar metānu bagātajos ezera nogulumos pētnieki atklāja daudz mikrobu gēnu, kas ietekmē metāna veidošanos un oksidāciju. Turklāt viņi izpētīja dažādas vīrusu kopienas un atklāja 13 veidu AMG, kas palīdz regulēt viņu saimnieka metabolismu. Tomēr nav pierādījumu, ka šie vīrusi tieši kodē paši metāna metabolisma gēnus, kas liecina, ka vīrusu iespējamā ietekme uz metāna ciklu atšķiras atkarībā no to dzīvotnes, sacīja Zhong.
Ietekme uz mājlopiem un vidi
Kopumā pētījums atklāja, ka lielāks metāna metabolisma AMG skaits, visticamāk, tiek atrasts ar saimniekorganismu saistītās vidēs, piemēram, govs kuņģa iekšpusē, savukārt mazāk šo gēnu ir atrodami vides biotopos, piemēram, ezeru nogulumos. Tā kā govis un citi mājlopi ir atbildīgi arī par aptuveni 40% globālo metāna emisiju, viņu darbs liecina, ka sarežģītās attiecības starp vīrusiem, organismiem un vidi kopumā var būt ciešāk saistītas, nekā zinātnieki iepriekš domāja.
“Šie rezultāti liecina, ka vīrusu izraisītā globālā ietekme ir nepietiekami novērtēta un ir pelnījusi lielāku uzmanību,” sacīja Džons.
Lai gan nav skaidrs, vai cilvēku darbības ir ietekmējušas šo vīrusu evolūciju, komanda sagaida, ka jauni ieskati no šī darba veicinās izpratni par infekcijas izraisītāju spēku, kas apdzīvo visu dzīvību uz Zemes. Tomēr, lai turpinātu uzzināt vairāk par šo vīrusu iekšējiem mehānismiem, būs vajadzīgi vairāk eksperimentu, lai vairāk izprastu to ieguldījumu metāna ciklā uz Zemes, sacīja Džons, jo īpaši tāpēc, ka zinātnieki strādā, lai atrastu veidus, kā mazināt mikrobu izraisītās metāna emisijas.
“Šis darbs ir sākuma solis, lai izprastu klimata pārmaiņu vīrusu ietekmi,” viņš teica. “Mums vēl daudz jāmācās.”
Atsauce: “Vīrusa potenciāls modulēt mikrobu metāna metabolismu atšķiras atkarībā no biotopa”, autors Ži-Pings Žongs, Džindži Du, Stīvens Kēslbahers, Petra Pjevaka, Sendijs Orličs un Metjū B. Salivans, 2024. gada 29. februāris, Dabas sakari.
doi: 10.1038/s41467-024-46109-x
Šo darbu atbalstīja Nacionālais zinātnes fonds, Horvātijas Zinātnes fonds, Gordona un Betijas Mūru fonds, Hysing-Simons fonds, Eiropas Savienība un ASV Enerģētikas departaments. Līdzautoru vidū ir Jinji Du no Ohaio štata, kā arī Stefans Kostelbakers un Petra Bejevaka no Vīnes universitātes un Sandija Orliha no Rudera Boškoviča institūta.
