En droppe havsvatten innehåller flera miljoner mikroorganismer, av vilka de flesta knappast kan kallas levande, men det är de som kan påverka förändringen i jordens klimat. RIA Novosti förstår varför marina virus är farliga och om det är värt att bekämpa dem.
Mikroorganismer på storleken 60 galaxer
1989 beslutade forskare från Universitetet i Bergen att titta genom ett transmissionselektronmikroskop på materialet som föll ut från havsvatten. Resultatet var fantastiskt: det visade sig att cirka 250 miljoner virus lever i en milliliter av provet - hundra gånger mer än vad man tidigare trodde när viruspartiklar studerades på konstgjorda odlade bakteriegräsmattor.
”Ytterligare arbete gav ännu mer fantastiska resultat. Virus visade sig vara de flesta organismer som lever i haven - deras antal går till kvintillioner (1030). Om vi lägger alla de marina virala partiklarna i en kedja kommer de att sträcka sig över 60 galaxer, säger Elena Likhoshvai, doktor i biologiska vetenskaper, professor, chef för avdelningen för cellultrastruktur vid Limnological Institute of the Siberian Branch vid den ryska vetenskapsakademin.
Moderna metoder för att avkoda DNA har ännu mer förändrat idén om antalet och variationen av virus som lever på planeten. 2016 forskare från Joint Genome Institute i Kalifornien och National Laboratory. Lawrence vid Berkeley analyserade en enorm mängd data som erhölls efter metagenom sekvensering av prover från tre tusen geografiska platser - det var marina, sötvatten och markbundna ekosystem. Forskare har funnit över 125 000 sektioner av viralt DNA, vilket har ökat antalet kända virala gener med 16 gånger.
Opretentiös och mycket ihärdig
Kampanjvideo:
Det finns mycket fler mikroorganismer i haven än fisk och marina däggdjur. Enligt vissa rapporter står de för upp till 98 procent av all oceanisk biomassa. Och de flesta är virus. De infekterar 1023 biljoner marina liv varje sekund och konsumerar därmed upp till 20 procent av havets biomassa varje dag.
Samtidigt kännetecknas virus av extrem vitalitet och opretentiöshet. De kan existera över ett brett temperaturområde och under de mest ogynnsamma förhållandena. Till exempel fortsätter det marina diatomviruset (Chaetoceros debilis CdebDNAV) att infektera även vid minus 196 grader Celsius. Cyanofager kvarstår i sediment i upp till hundra år, och den 30 000 år gamla jätte- ameban Pithovirus sibericum, som nyligen upptäcktes i permafrost, kunde fortfarande infektera mikroorganismer.
Dessutom trodde man under lång tid att varje virus bara jakter en smal grupp inom mikrobiellt samhälle - bakterier av ett eller annat slag. Emellertid har amerikanska forskare visat att marina virus inte är så picky om mat och kan infektera mikroorganismer av olika släkter.
Ingen undgår infektion
Dessa siffror och fakta betyder inte att en semester till sjöss gränsar till självmord. Endast en sextio av alla virala partiklar som finns i vatten är farliga för människor. Fiskar och marina däggdjur lider av vissa, men deras främsta byte är mikrober, som spelar en viktig roll i bildandet av jordens klimat.
”Det är känt att CRISPR-sekvenser efter ett virusattack kvarstår i bakteriegenomet - små upprepande segment av genomet, separerade av icke-transkriberade DNA-regioner lånade från främmande genetiska element. De ger”immunitet” mot återinfektion, och genom sin närvaro i bakteriens genom kan man dra slutsatsen att den redan har infekterats med en viss fag. CRISPR finns i 40 procent av bakterierna och 90 procent av archaea, säger Elena Likhoshvay.
Diagram över livscykeln för ett marint virus (bakteriofag) / Illustration av RIA Novosti. Alina Polyanina, Depositphotos / logotyper2012.
Enligt vissa rapporter använder cyanobakterier, tack vare vilket syre en gång dykte upp på jorden, och andra mikroskopiska marina fotosynteser i dag ungefär hälften av all koldioxid som släpps ut i atmosfären. Därför kan bakteriofagvirus som attackerar och förstör dem spela en viktig roll i den globala uppvärmningen. Men hittills i den vetenskapliga världen finns det ingen enighet om huruvida detta inflytande är ett plus- eller minustecken.
Havets ordning
Som forskare från University of Warwick fick reda på påverkar virusinfektion verkligen de fotosyntetiska förmågan hos cyanobakterier - fixeringen av koldioxid (det vill säga dess omvandling till kolföreningar) i bakteriekulturen bromsar nästan fem gånger efter attacken av bakteriofager. Enligt grova uppskattningar, som en följd av infektion av mikroorganismer i atmosfären, förblir upp till fem miljarder ton kol årligen - det är tio procent av allt kol som fixeras av haven.
Vissa forskare påpekar emellertid att resterna av mikroorganismer nedsänktes till ett djup efter att destruktion av bakterier av virus har minskat till ett djup där processerna som leder till frisättning av koldioxid kraftigt bromsas. Där utsöndrar de järn, fosfor och några andra element som är nödvändiga för fytoplankton näring. Planteplankton växer och absorberar mer koldioxid.
”Enligt det nya schemat för den globala cirkulationen av organiska ämnen och biogeniska element i vattenlevande ekosystem påverkar virioplankton (totaliteten av alla virus som lever i haven) många biogeokemiska och ekologiska processer, inklusive cykeln för näring, andning och distribution av ämnen i olika delar av ekosystemet. Vid bedömningen av kol- och kvävcykeln är det nödvändigt att ta hänsyn till virusens roll eftersom de är en viktig del av livsmedelsbanor som reglerar globala biogeokemiska cykler, avslutar Elena Likhoshvai.
Cyanobakterier och andra mikroskopiska marina fotosyntetiker konsumerar idag ungefär hälften av all koldioxid som släpps ut i atmosfären / Foto: David Savage, Bruno Afonso, Pamela Silver.
Alfiya Enikeeva