Исследование показывает, что микроорганизмы, после заражения, содержат новые гены для выработки метана.
Недавнее исследование показало, что вирусы, которые заражают микробы, способствуют изменению климата, играя ключевую роль в циркуляции метана, мощного парникового газа, в окружающей среде, сообщает «scitechdaily».
Проанализировав почти 1000 наборов данных метагеномной ДНК из 15 различных местообитаний, начиная от различных озер и заканчивая желудком коровы, исследователи обнаружили, что микробные вирусы несут особые генетические элементы для контроля процессов метана, называемые вспомогательными метаболическими генами (AMG). В зависимости от того, где обитают организмы, количество этих генов может варьироваться, что позволяет предположить, что потенциальное воздействие вирусов на окружающую среду также варьируется в зависимости от их среды обитания.
Это открытие добавляет жизненно важный элемент к лучшему пониманию того, как метан взаимодействует и перемещается в различных экосистемах, сказал Чжипин Чжун, ведущий автор исследования и научный сотрудник Центра полярных и климатических исследований Берда при Университете штата Огайо.
“Важно понять, как микроорганизмы управляют процессами метана”, - сказал Чжун, также микробиолог, чьи исследования изучают, как микробы эволюционируют в различных средах. “Вклад микробов в процессы метаболизма метана изучался десятилетиями, но исследования в области вирусов все еще в значительной степени недостаточно изучены, и мы хотим узнать больше”.
Вирусы способствовали развитию всех экологических, биогеохимических и эволюционных процессов на Земле, но лишь относительно недавно ученые начали изучать их связь с изменением климата. Например, метан является вторым по величине фактором выбросов парниковых газов после углекислого газа, но в основном вырабатывается одноклеточными организмами, называемыми археями.
“Вирусы - самая распространенная биологическая сущность на земле”, - сказал Мэтью Салливан, соавтор исследования и профессор микробиологии в Центре науки о микробиоме штата Огайо. “Здесь мы расширили то, что знаем об их воздействии, добавив гены циклирования метана к длинному списку метаболических генов, кодируемых вирусами. Наша команда стремилась ответить, какой частью "микробного метаболизма" вирусы на самом деле манипулируют во время заражения”.
Хотя жизненно важная роль микробов в ускорении потепления атмосферы в настоящее время хорошо признана, мало что известно о том, как гены, связанные с метаболизмом метана, кодируемые вирусами, которые заражают эти микробы, влияют на выработку ими метана, сказал Чжун. Разгадка этой тайны побудила Чжуна и его коллег потратить почти десять лет на сбор и анализ образцов микробной и вирусной ДНК из уникальных микробных резервуаров.
Одним из наиболее важных мест, выбранных командой для изучения, является озеро Врана, входящее в состав охраняемого природного заповедника в Хорватии. Внутри богатых метаном озерных отложений исследователи обнаружили множество микробных генов, которые влияют на выработку и окисление метана. Кроме того, они обнаружили разнообразные вирусные сообщества и выявили 13 типов AMG, которые помогают регулировать метаболизм своего хозяина. Несмотря на это, нет никаких доказательств того, что эти вирусы непосредственно кодируют сами гены метаболизма метана, что позволяет предположить, что потенциальное воздействие вирусов на круговорот метана зависит от их среды обитания, сказал Чжун.
“Эти результаты свидетельствуют о том, что глобальные последствия вирусов недооцениваются и заслуживают большего внимания”, - сказал Чжун.
Хотя неясно, могла ли деятельность человека повлиять на эволюцию этих вирусов, команда ожидает, что новые идеи, почерпнутые из этой работы, повысят осведомленность о способности инфекционных агентов населять все живое на Земле. Тем не менее, чтобы продолжать узнавать больше о внутренних механизмах этих вирусов, потребуются дальнейшие эксперименты, чтобы лучше понять их вклад в круговорот метана на Земле, сказал Чжун.
“Эта работа является начальным шагом для понимания вирусных последствий изменения климата”, - сказал он. ”Нам еще многому предстоит научиться".