Вирусные сообщества в Арктике и Антарктике имеют общие черты

от

Вирусы в холодных водах Арктики имеют ярко выраженную сезонность, и их присутствие также обнаружено в Антарктике. Это удивительное открытие стало результатом многолетнего исследования временных рядов под руководством Центра океанических исследований GEOMAR Гельмгольца. Результаты дают новое представление о хрупком балансе полярных экосистем — с учётом роли вирусов как индикаторов изменений в океане, о которых базовые знания всё ещё недостаточны. Исследование [опубликовано](https://www.nature.com/articles/s41467-025-61568-6) в Nature Communications.

Полярные регионы испытывают самые сильные сезонные изменения на планете

Океан Арктики известен как экстремальная среда, часто покрытая льдом. Но при ближайшем рассмотрении становится ясно, что в нём обитает множество живых существ, большая часть из которых — микробы. Вирусы тесно связаны со своими хозяевами, в основном бактериями. Эти партнёрства резко меняются в зависимости от сезона, в зависимости от света, температуры и доступности питательных веществ.

Международная исследовательская группа, координируемая GEOMAR, обнаружила, что состав вирусных сообществ в Северном Ледовитом океане сильно сезонный и неожиданно похож на вирусы в Южном океане, окружающем Антарктиду. Это опровергает представление о том, что полярные популяции вирусов должны заметно различаться между северным и южным полушариями. Примечательно, что одни и те же вирусные группы не были обнаружены в более тёплых регионах.

«Совершенно неожиданно было обнаружить столь похожие вирусные паттерны на обоих полюсах, несмотря на огромное географическое расстояние между ними», — говорит Ализза Калаяг, морской эколог из GEOMAR и ведущий автор исследования. «Понимание того, как возникает это сходство, является одним из главных вопросов для будущих исследований».

Образцы для исследования были собраны в Арктике с помощью автоматических пробоотборников в обсерватории HAUSGARTEN, управляемой Институтом Альфреда Вегенера (AWI).

В течение четырёх лет (2016–2020) устройства непрерывно собирали пробы морской воды в проливе Фрама — океанском проходе между Гренландией и Шпицбергеном.

Для обнаружения вирусов исследователи искали миллионы длинных последовательностей ДНК с помощью компьютерных инструментов, которые идентифицируют вирусные сигнатуры ДНК. Это позволило обнаружить вирусы как внутри бактерий, так и прикреплёнными к ним. Команда также применила методы сетевого анализа, чтобы связать конкретные вирусы с их предпочтительными хозяевами.

Чтобы определить, встречаются ли эти вирусы также за пределами Арктики, команда сравнила свои результаты с глобальными метагеномными наборами данных — то есть с ДНК окружающей среды, собранной из различных регионов океана. Они обнаружили, что 42% арктических вирусов также встречаются в водах Антарктики.

Ещё одним поразительным результатом стала резкая сезонная разница в численности и составе вирусов. «Зимой количество вирусов и бактерий было примерно одинаковым», — объясняет Калаяг. «Но летом, особенно между августом и сентябрём, количество вирусов резко возросло. В среднем мы обнаружили 30 вирусов на каждую бактерию».

Этот резкий сезонный пик до сих пор оставался незамеченным, потому что в предыдущих исследованиях не использовался контекст непрерывных наблюдений за экосистемой, используемых в данном исследовании, и не проводился отбор проб в тёмные зимние периоды.

Калаяг добавляет: «Мы видим, что как численность, так и состав вирусных сообществ меняются в зависимости от сезона. Различные условия окружающей среды приводят к доминированию разных типов вирусов, которые, в свою очередь, оказывают различное влияние на микробные пищевые сети».

Вирусы специфически инфицируют определённые бактерии, регулируя их рост и распространение. Тем самым они формируют круговорот питательных веществ и поток энергии в океане.

Этот хрупкий микробный баланс может быть нарушен из-за [изменения климата](https://phys.org/tags/climate+change/). «По мере изменения температуры, солёности или покрытия морским льдом меняются и условия жизни вирусов», — говорит Калаяг.

«Вирусы, адаптированные к холоду, могут быть вытеснены, а новые типы могут появиться. Это повлияет на всё экологическое взаимодействие в полярных водах. Вот почему вирусы являются важными ранними индикаторами изменений в полярных океанах».

Предоставлено Helmholtz Association of German Research Centres.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте