ویروس‌های اقیانوسی: بررسی عظیم هزاران میکروب را که قبلاً توصیف نشده بود نشان می‌دهد

بررسی جامع اقیانوس‌های جهان 5000 ویروس جدید برای علم را نشان داده است که برخی از آنها در جذب کربن در کف دریا نقش دارند.

توسط جیمز دنین

اولین بررسی جهانی ویروس های RNA دریایی هزاران ویروس جدید را کشف کرده است که برخی از آنها نقش مهمی در جداسازی کربن در کف دریا دارند.

بین سال‌های 2009 تا 2012، محققان با یک کشتی تماس گرفتند تارا نمونه های آب دریا از تمام اقیانوس های جهان جمع آوری شد. گیلرمو دومینگوئز-هورتا از دانشگاه ایالتی اوهایو و همکارانش صدها هزار ویروس DNA را در این نمونه‌ها مورد مطالعه قرار دادند و دریافتند که آنها در پنج منطقه اصلی زیست محیطی متمرکز شده‌اند که بیشترین تنوع را در اقیانوس منجمد شمالی دارند. اما این فقط نیمی از داستان را بیان می کند.

اقیانوس‌ها همچنین مملو از ویروس‌هایی هستند که ژنوم‌هایی از ماده ژنتیکی متفاوتی به نام RNA دارند که سلول‌ها از آن برای هدایت سنتز پروتئین استفاده می‌کنند. تجزیه و تحلیل DNA ویروسی با روش‌های فعلی نسبتاً آسان بود، اما محققان مجبور بودند تکنیک‌های بهبود یافته‌ای را برای تشخیص RNA ویروسی از RNA سطحی تولید شده توسط سایر موجودات موجود در هر نمونه ارائه کنند.

در حال حاضر، Dominguez Huerta و همکارانش با استفاده از نمونه‌هایی از Tara، بزرگترین بررسی تاریخ ویروس‌های RNA در اقیانوس‌ها را منتشر کرده‌اند. محققان بیش از 5000 گونه از ویروس های RNA را در دریا شناسایی کرده اند که تقریباً همه آنها برای علم جدید هستند. کورتیس ساتل از دانشگاه بریتیش کلمبیا، که در این مطالعه شرکت نداشت، می‌گوید: «این دیدگاه ما را نسبت به تنوع زیاد گسترش داد.

این تیم به طور خاص روی نقش ویروس ها در ترسیب کربن متمرکز شد. هر روز تعداد زیادی پلانکتون مرده به کف اقیانوس فرو می‌روند و کربن موجود در بدن خود را با خود می‌برند و سپس برای میلیون‌ها سال مدفون می‌شوند. این فرآیند که به پمپ کربن بیولوژیکی معروف است، سالانه تا ۱۲ گیگاتن کربن آزاد می کند. این نشان دهنده حدود یک سوم کل انتشار سالانه دی اکسید کربن ناشی از انسان است.

مدت‌هاست که محققان می‌دانند ویروس‌ها در این فرآیند نقش دارند، اما Dominguez Huerta و تیمش جزئیات بیشتری را کشف کرده‌اند. این گروه بر این باور است که حداقل 11 مورد از ویروس‌های RNA تازه کشف شده، پلانکتون‌هایی را که برای پمپ کربن مهم هستند، آلوده می‌کنند، که مکانیسم‌های واضحی را برای چگونگی تأثیر ویروس‌ها بر آنها نشان می‌دهد. برخلاف ویروس‌های DNA که عمدتاً باکتری‌ها و باستان‌ها را آلوده می‌کنند، ویروس‌های RNA پلانکتون‌های پیچیده‌تری مانند جلبک‌ها و قارچ‌ها را آلوده می‌کنند. وقتی مردم به ویروس ها فکر می کنند، به بیماری فکر می کنند. Dominguez Huerta می گوید: «آنها به دی اکسید کربن فکر نمی کنند.

این تیم همچنین یک مدل کامپیوتری برای پیش‌بینی عملکرد پمپ کربن در یک منطقه خاص از اقیانوس بر اساس فراوانی ویروس‌ها در آنجا توسعه دادند. احمد زاید، عضو تیم در دانشگاه ایالتی اوهایو، می‌گوید این در نهایت می‌تواند مدل‌های آب و هوایی را مشخص کند. محققان هنوز نمی‌توانند اعداد دقیقی را در مورد اینکه چگونه یک ویروس خاص باعث افزایش سرعت یا مسدود کردن پمپ می‌شود جمع آوری کنند، اما او می‌گوید ویروس‌ها ممکن است روزی به‌عنوان «میکرو دستگیره‌ها» برای تنظیم دقیق پمپ کربن بیولوژیکی استفاده شوند.

یک کشف غیرمنتظره دیگر این بود که به نظر می رسد بسیاری از ویروس های RNA در اقیانوس قادر به تغییر متابولیسم میزبان های میکروبی خود با استفاده از ژن های ربوده شده از خود میزبان هستند. این ژن‌های اضافی، که ویروس‌های RNA ممکن است برای انطباق با اقیانوس‌های باز بسیار ضعیف تکامل یافته باشند، می‌توانند مسیر دیگری برای نفوذ ویروس‌های RNA بر پمپ کربن بیولوژیکی باشند. ایمی زیمرمن از آزمایشگاه ملی شمال غربی اقیانوس آرام در ایالت واشنگتن که در این تحقیق شرکت نداشت، می‌گوید: «اینها همه سؤالات بسیار هیجان‌انگیزی در خط مقدم اکولوژی ویروسی هستند.

مرجع مجله: علوم، DOI: 10.1126 / science.abn6358