Jūras ūdens pilienā ir vairāki miljoni mikroorganismu, no kuriem lielāko daļu diez vai var saukt par dzīviem, taču tieši tie var ietekmēt zemes klimata izmaiņas. RIA Novosti saprot, kāpēc jūras vīrusi ir bīstami un vai ir vērts ar tiem cīnīties.
Mikroorganismi, kuru lielums ir 60 galaktikas
1989. gadā Bergenas universitātes zinātnieki nolēma caur caurlaides elektronu mikroskopu aplūkot materiālus, kas izgulsnējas no jūras ūdens. Rezultāts bija satriecošs: izrādījās, ka vienā mililitrā parauga dzīvo apmēram 250 miljoni vīrusu - simts reizes vairāk, nekā tika domāts iepriekš, kad vīrusa daļiņas tika pētītas mākslīgi kultivētos baktēriju zālājos.
“Turpmākais darbs deva vēl pārsteidzošākus rezultātus. Izrādījās, ka vīrusi ir visvairāk okeānos dzīvojošo organismu - to skaits iet uz kvintillioniem (1030). Ja mēs saliksim visas jūras vīrusu daļiņas ķēdē, tas izstiepsies vairāk nekā 60 galaktiku,”saka Jeļena Likhoshvai, bioloģisko zinātņu doktore, profesore, Krievijas Zinātņu akadēmijas Sibīrijas filiāles Limnoloģiskā institūta šūnu ultrastruktūras nodaļas vadītāja.
Mūsdienu DNS dekodēšanas metodes ir vēl vairāk mainījušas ideju par uz planētas dzīvojošo vīrusu skaitu un daudzveidību. 2016. gadā zinātnieki no Apvienotā genoma institūta Kalifornijā un Nacionālās laboratorijas. Lorenss Bērklijā analizēja milzīgu datu daudzumu, kas iegūts pēc metagenomiskas paraugu secības no trim tūkstošiem ģeogrāfisko vietu - tās bija jūras, saldūdens un sauszemes ekosistēmas. Pētnieki ir atraduši vairāk nekā 125 000 vīrusu DNS sekciju, kas zināmo vīrusu gēnu skaitu ir palielinājis 16 reizes.
Necils un ļoti izturīgs
Reklāmas video:
Okeānos ir daudz vairāk mikroorganismu nekā zivis un jūras zīdītāji. Saskaņā ar dažiem ziņojumiem tie veido līdz 98 procentiem no visas okeāna biomasas. Un visvairāk ir vīrusi. Viņi katru sekundi inficē 1023 triljonus jūras dzīvību un tādējādi katru dienu patērē līdz 20 procentiem no okeāna biomasas.
Tajā pašā laikā vīrusi izceļas ar ārkārtīgu vitalitāti un nepretenciozitāti. Tie var pastāvēt plašā temperatūras diapazonā un visnelabvēlīgākajos apstākļos. Piemēram, jūras diatom vīruss (Chaetoceros debilis CdebDNAV) turpina inficēties pat pie mīnus 196 grādiem pēc Celsija. Cianofāgi nogulumos izdzīvo līdz simts gadiem, un 30 000 gadu vecā milzu amēba Pithovirus sibericum, kas nesen tika atklāta mūžzaļās salās, joprojām bija spējīga inficēt mikroorganismus.
Turklāt ilgu laiku tika uzskatīts, ka katrs vīruss mikrobu kopienā medī tikai šauru grupu - viena vai otra veida baktērijas. Tomēr amerikāņu zinātnieki ir pierādījuši, ka jūras vīrusi nav tik picky attiecībā uz pārtiku un var inficēt dažādu ģinšu mikroorganismus.
Neviens neizvairās no infekcijas
Šie skaitļi un fakti nenozīmē, ka brīvdienas jūrā robežojas ar pašnāvību. Tikai viena sešdesmitā daļa no visām vīrusu daļiņām, kas atrodamas ūdenī, ir bīstamas cilvēkiem. Zivis un jūras zīdītāji cieš no dažiem, taču to galvenais laupījums ir mikrobi, kuriem ir liela nozīme zemes klimata veidošanā.
“Ir zināms, ka pēc vīrusa uzbrukuma CRISPR sekvences paliek baktēriju genomā - mazos atkārtojošos genoma segmentos, kurus atdala ar netranskriptētiem DNS fragmentiem, kas aizgūti no svešiem ģenētiskiem elementiem. Tie nodrošina “imunitāti” pret atkārtotu inficēšanos, un, pateicoties klātbūtnei baktērijas genomā, var secināt, ka tā jau ir inficēta ar noteiktu fāgu. CRISPR ir atrodams 40 procentos baktēriju un 90 procentos arhaea,”saka Jeļena Likhoshvay.
Jūras vīrusa (bakteriofāga) dzīves cikla diagramma / RIA Novosti ilustrācija. Alīna Poljanina, Depositphotos / logos2012.
Saskaņā ar dažiem ziņojumiem zilaļģes, pateicoties kurām skābeklis savulaik parādījās uz Zemes, un citi mikroskopiski jūras fotosintētiskie līdzekļi šodien patērē apmēram pusi no visa atmosfērā izdalītā oglekļa dioksīda. Tāpēc bakteriofāgu vīrusi, kas tos uzbrūk un iznīcina, var spēlēt nozīmīgu lomu globālajā sasilšanā. Tomēr līdz šim zinātnes pasaulē nav vienprātības par to, vai šī ietekme ir plus vai mīnus zīme.
Jūras ordeņi
Kā noskaidroja Vorikas universitātes pētnieki, vīrusu infekcija patiešām ietekmē zilaļģu fotosintēzes spējas - oglekļa dioksīda (tas ir, tā pārvēršanās oglekļa savienojumos) fiksācija baktēriju kultūrā palēninās gandrīz piecas reizes pēc bakteriofāgu uzbrukuma. Pēc aptuveniem aprēķiniem, mikroorganismu inficēšanās rezultātā atmosfērā līdz pieciem miljardiem tonnu oglekļa katru gadu paliek neuzsūcas - tas ir desmit procenti no visa oglekļa, ko fiksē okeāni.
Tomēr daži zinātnieki norāda, ka pēc baktēriju iznīcināšanas ar vīrusiem mikroorganismu atliekas tiek iegremdētas dziļumā, kur ievērojami tiek palēnināti procesi, kas izraisa oglekļa dioksīda izdalīšanos. Tur viņi izdala dzelzi, fosforu un dažus citus fitoplanktona barošanai nepieciešamos elementus. Fitoplanktons aug un absorbē vairāk oglekļa dioksīda.
“Saskaņā ar jauno ūdens ekosistēmu organisko vielu un biogēno elementu aprites jauno shēmu virioplanktons (visu pasaules okeānā dzīvojošo vīrusu kopums) ietekmē daudzus bioģeoķīmiskos un ekoloģiskos procesus, ieskaitot pārtikas ciklu, elpošanu un vielu izplatīšanu dažādās ekosistēmas daļās. Novērtējot oglekļa un slāpekļa ciklu, ir jāņem vērā vīrusu loma, jo tie ir svarīga barības tīkla sastāvdaļa, kas regulē globālos bioģeoķīmiskos ciklus,”rezumē Jeļena Likhoshvai.
Zilaļģes un citi mikroskopiski jūras fotosintētiskie līdzekļi šodien patērē apmēram pusi no visa atmosfērā izdalītā oglekļa dioksīda / Foto: Deivids Savage, Bruno Afonso, Pamela Sudraba.
Alfiya Enikeeva