Исследование Мирового океана: многообразие вирусов

Океан кишит вирусами, они оказывают существенное влияние на его биологию, в частности, на морскую микробиологию. Такой вывод сделал профессор Крейг А. Карлсон из департамента экологии при Университете Санта Барбары со своими коллегами по результатам исследования морских вирусов, опубликовав его в International Society for Microbial Ecology Journal.

Капля морской воды под микроскопом. Маленькие точки – это вирусы, а крупные – бактерии, их носители


В ходе исследования морских глубин в Саргассовом море у Бермудских островов, продолжавшегося 10 лет, были раскрыты поразительные повторяющиеся модели динамики морского вириопланктона (вирусов в водных экосистемах), что имеет важное значение в понимании круговорота питательных веществ в Мировом океане.
Морские вирусы отличаются огромным генетическим разнообразием, они оказывают влияние на биогеохимический круговорот элементов, а также частично контролируют воспроизводство и разнообразие микроорганизмов. Но, не смотря на их огромную роль в жизни океана, до сих пор ощущается нехватка данных, описывающих распределение вириопланктона по времени и глубине в морских экосистемах.

«Микробные взаимодействия между морскими вирусами и бактериями хотя и происходят в нанометровом масштабе, тем не менее, чрезвычайно важны в деле управления потоками энергии и в круговороте питательных веществ, вроде углерода, азота и фосфора в масштабах Мирового океана», — говорит Карлсон.
«Хотя мы и не можем видеть морских микробов невооруженным глазом, они являются доминирующей формой жизни в океане», — говорит Рейчел Дж. Парсонс, ведущий специалист и океанограф при Бермудском институте океанографии. – «Они составляют 95% биомассы в океане – больше, чем весь криль, рыбы и киты вместе взятые. Они растут в несколько раз быстрее крупных животных. В результате их абсолютного преобладания в биомассе и скорости роста, они несут ответственность за формирование и распределение основных жизненных элементов, они могут даже управлять климатом на Земле. Без морских микробов жизнь, в том виде, который мы знаем, не смогла бы продолжаться».

Установка комплекса датчиков и устройств для забора проб воды с разных глубин

В каждой капле воды с поверхности моря содержится примерно 10 миллионов вирусов, но несмотря на такое огромное число, лишь немногие из них инфицируют крупные существа, вроде рыб, китов или людей. Причиной тому является то, что почти все морские вирусы – «фаги» — вирусы, специализирующиеся на морских бактериях. Морские фаги не могут осуществлять клеточный метаболизм и поэтому для своего воспроизведения должны опираться на метаболизм своих хозяев – бактериопланктона. Эта борьба часто приводит к гибели хозяина и разлитию содержимого клетки бактерии в окружающую воду.

В своей работе ученые описывают модели ежегодного воспроизведения изобилия вириопланктона в связи с изменением химии и физики океана. В свою очередь, эти модели контролируют и динамику своих хозяев, бактериопланктона. Данные показывают, что значительная часть вирусов в верхнем освещенном слое воды в субтропических океанских зонах является цианофагами – вирусами, инфицирующими фотосинтетический бактериопланктон.
Если это так, доминирование цианофагов в открытых океанских системах несет значительные биохимические последствия. Распад цианобактерий вследствие деятельности вирусов приводит к высвобождению макро- и микроэлементов. Вирусный распад клеток преобразует твердые вещества в растворенное или взвешенное состояние — аминокислоты и нуклеиновые кислоты, эффективно помогая тем самым удерживать азот, фосфор и железо в поверхностных слоях воды. Эти растворенные вещества являются топливом для микробной активности, отсутствие которых привело бы к обеднению всей океанской экосистемы.
Крейг Карлсон собирает образцы океанской воды

В своем десятилетнем исследовании ученые изучили беспрецедентные детали временных и вертикальных моделей распределения численности вириопланктона в океане. Начиная с 2000-го года, образцы собирались ежемесячно из всей толщи воды до 300-метровой глубины с борта открытой океанской гидростанции BATS. Помимо этого, частью программы исследования был сбор данных о физических и химических свойствах океана и его биологии, что также является чрезвычайно ценным в интерпретации поведения морских фагов.
«Это фундаментальное десятилетнее исследование дает представление о возможностях по контролированию динамики вириопланктона, а также о роли, которую он играет в деле регулирования биологии океана и в круговороте питательных веществ», — говорит Карлсон. – «Данные этого исследования теперь могут быть использованы для биогеохимического и экосистемного моделирования, с тем, чтобы лучше понять, как микробные процессы влияют на глобальные биогеохимические океанские циклы».

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 1 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Edufan.ru
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: