Исследователи из Центра микробной океанографии Дэниела К. Иноуе: исследования и образование (C-MORE) Гавайского университета (UH) в Миноа охарактеризовали новый, необычно крупный вирус, который заражает обычные морские водоросли. Найденный в прибрежных водах Оаху, Гавайи, он содержит самый большой геном, когда-либо секвенированный для вируса, заражающего фотосинтезирующий организм.
«Большинство людей знакомы с вирусами, - сказал Кристофер Шварц, аспирант океанографии Университета штата Минуа, руководивший проектом в рамках своей докторской диссертации, - потому что существует так много вирусов, которые вызывают заболевания у людей. Но мы не одиноки; даже микроскопический планктон в океане постоянно борется с вирусными инфекциями».
Большая часть фитопланктона, который растет в океане каждый день, съедается, тем самым поддерживая животных в морской пищевой сети. Однако вирусные инфекции обычно распространяются через популяции фитопланктона. Когда это происходит, зараженные клетки фитопланктона распадаются и разлагаются бактериями, отвлекая этот источник пищи от животных.
«Это звучит плохо, - сказал Григ Стюард, профессор кафедры океанографии Университета штата Меноа и соавтор исследования, - но вирусы на самом деле помогают поддерживать баланс в морской экосистеме. Вирусы распространяются более эффективно через высококонцентрированные популяции, поэтому, если один тип фитопланктона растет быстрее других и начинает доминировать, он может быть сбит вирусной инфекцией на более низкие уровни, давая другим видам шанс на процветание».
Вирусы должны размножаться внутри клеток, что накладывает некоторые ограничения на то, насколько они могут быть большими, но известный верхний предел размера вирусов ползет вверх за последние 15 лет, поскольку исследователи сосредоточились на поиске новых примеров того, что теперь называются «гигантскими» вирусами.
«Большинство вирусов настолько крошечные, что нам нужен электронный микроскоп, чтобы их увидеть, - сказал Стюард, - но эти гиганты по размеру соперничают с бактериями, а их геномы часто кодируют функции, которые мы никогда раньше не видели у вирусов».
Вирус, описанный Шварцем и Стюардом в их недавней статье в журнале Virology, был назван TetV-1, потому что он заражает одноклеточные водоросли Tetraselmis. После секвенирования его генома Шварц обнаружил, что у вируса есть ряд генов, которые он, по-видимому, получил от заражаемой им водоросли. Два из них, по-видимому, кодируют ферменты, участвующие в ферментации - процессе, используемом микроорганизмами для получения энергии из сахаров в отсутствие кислорода. Ферментация знакома многим из нас, потому что это ключ к производству пива, вина и спиртных напитков. Зачем вирусу нужны эти гены? Авторы точно не знают, но у них есть предположения.
«Tetraselmis может достигать необычайно высоких концентраций в прибрежных водах, - объясняет Шварц, - превращая воду из прозрачно-голубой в ярко-зеленую. Если бы TetV распространился в таких условиях, огромное количество клеток погибло бы от вирусной инфекции. Бактерии немедленно начнут разлагать мертвые водоросли и быстро израсходуют весь кислород в воде. Мы думаем, что гены ферментации в TetV могут позволить вирусу поддерживать поток энергии в условиях низкого содержания кислорода, даже если он отключает системы клеток-хозяев».
Шварц и Стюард планируют провести полевые и лабораторные эксперименты, чтобы проверить, верна ли эта идея. Tetraselmis используется в качестве источника пищи для аквакультуры и в качестве источника крахмала для биотопливной промышленности, поэтому авторы предполагают, что понимание того, как именно TetV манипулирует метаболизмом своего хозяина, может иметь некоторое практическое применение. Способность TetV вводить ДНК в эти клетки может быть использована, например, для перепрограммирования водорослей, чтобы они производили больше желаемого продукта.
«Нам нужно больше узнать об этом конкретном вирусе, - размышлял Стюард, - и это всего лишь один пример, извлеченный из океана, в каждой чайной ложке которого плавают миллионы вирусов».
Учитывая цифры, можно с уверенностью сказать, что есть еще много необычных вирусов, ожидающих своего открытия непосредственно перед следующей волной.