Ученые проливают новый свет на роль вирусов в обесцвечивании кораллов

Ученые проливают новый свет на роль вирусов в обесцвечивании кораллов
Ученые проливают новый свет на роль вирусов в обесцвечивании кораллов

Ученые из Университета штата Орегон показали, что вирусная инфекция участвует в обесцвечивании кораллов - нарушении симбиотических отношений между кораллами и водорослями, от которых они получают энергию.

Исследование, финансируемое Национальным научным фондом, имеет важное значение, поскольку понимание факторов, определяющих здоровье кораллов, имеет решающее значение для усилий по спасению находящихся в боевой готовности рифов Земли - только в период с 2014 по 2017 год более 75% испытали тепловой стресс на уровне обесцвечивания., а 30% страдали от стресса на уровне смертности.

Коралловые рифы, крупнейшие и наиболее важные структуры биологического происхождения на планете, находятся менее чем в 1% океана, но являются домом для почти четверти всех известных морских видов. Рифы также помогают регулировать уровень углекислого газа в море и являются жизненно важными охотничьими угодьями, которые ученые используют в поисках новых лекарств.

С момента своего первого появления 425 миллионов лет назад кораллы разветвились на более чем 1 500 видов. Сложный состав динофлагеллят, включая симбионт водорослей, грибы, бактерии, археи и вирусы составляют микробиом кораллов, а изменения в составе микробиома связаны с изменениями в состоянии здоровья кораллов.

Водоросли, в которых нуждаются кораллы, могут подвергнуться стрессу из-за нагревания океанов до уровня дисбактериоза - коллапса партнерства между хозяином и симбионтом.

Чтобы лучше понять, как вирусы делают кораллы здоровыми или нездоровыми, доктор философии штата Орегон. Кандидат Адриана Мессиас и исследователь микробиологии Ребекка Вега Тербер из Научного колледжа ОГУ возглавили проект по сравнению вирусных метагеномов пар коралловых колоний во время незначительного обесцвечивания 2016 года в Муреа, Французская Полинезия.

Метагеномика, также известная как экологическая геномика, относится к изучению генетического материала, полученного непосредственно из образцов окружающей среды, в данном случае образцов, взятых с кораллового рифа.

Для этого исследования ученые собрали обесцвеченные и необесцвеченные пары кораллов, чтобы определить, были ли смеси вирусов на них одинаковыми или разными. Отбеленные и необесцвеченные кораллы находились в почти одинаковых условиях окружающей среды.

«После анализа вирусных метагеномов каждой пары мы обнаружили, что обесцвеченные кораллы имеют более высокое содержание эукариотических вирусных последовательностей, а необесцвеченные кораллы имеют более высокое содержание последовательностей бактериофагов», - сказал Мессиас. «Это дало нам первое количественное свидетельство смещения вирусных комплексов между состояниями обесцвечивания кораллов».

Вирусы бактериофагов заражают и размножаются внутри бактерий. Эукариотические вирусы заражают небактериальные организмы, такие как животные.

В дополнение к большему количеству эукариотических вирусов в целом обесцвеченные кораллы продемонстрировали изобилие так называемых гигантских вирусов. Известные с научной точки зрения как ядерно-цитоплазматические большие ДНК-вирусы, или NCLDV, они представляют собой сложные двухцепочечные ДНК-вирусы, которые могут паразитировать на организмах, начиная от одноклеточных и заканчивая крупными животными, включая человека.

«Гигантские вирусы были причастны к обесцвечиванию кораллов», - сказал Мессиас. «Нам удалось создать первый набросок генома гигантского вируса, который может быть фактором обесцвечивания».

Исследователи использовали электронный микроскоп для идентификации нескольких типов вирусных частиц, напоминающих NCLDV среднего и крупного размера, сказала она.

«Основываясь на том, что мы увидели под микроскопом, и наших таксономических аннотациях последовательностей вирусного метагенома, мы считаем, что проект генома представляет собой новый, филогенетически отличный член NCLDV», - сказал Мессиас. «Его ближайший секвенированный родственник - вирус, связанный с морскими жгутиконосцами».

Новый NCLDV также присутствует в внешне здоровых кораллах, но в гораздо меньшем количестве, что позволяет предположить, что он играет роль в начале обесцвечивания и/или его серьезности, добавила она.