Każda wiosna w Arktyce to powrót do życia po miesiącach ciemności. Słońce budzi także glony, których rozrost (zwany zakwitem) zaciemnia duże obszary lodu. Ciemniejszy lód (jego barwa zmienia się właśnie m.in. w związku z tym zakwitem) odbija mniej światła i szybciej topnieje.

Naukowcy z uniwersytetu w Aarhus mają nadzieję, że ich odkrycie (DOI: 10.1186/s40168-024-01796-y) pomoże ograniczyć rozrost glonów, a w dłuższej perspektywie - topnienie części lodu. Prowadząca prace badawcze dr Laura Perini z Wydziału Nauk o Środowisku Uniwersytetu w Aarhus (Dania) oraz jej współpracownicy znaleźli na tamtejszym lodzie gigantyczne wirusy. Jak podejrzewają, wirusy te mogą infekować glony i działać jako naturalny mechanizm kontroli ich zakwitów.

„Niewiele (jeszcze) wiemy o tych wirusach, ale myślę, że mogą być przydatne jako sposób na łagodzenie topnienia lodu, spowodowanego zakwitami glonów. Jak specyficzne są i jak skuteczne byłyby, jeszcze nie wiemy. Ale badając je bliżej, mamy nadzieję odpowiedzieć na niektóre z tych pytań” – powiedziała Perini.

Typowe wirusy o średnicy 20–200 nanometrów są znacznie mniejsze od bakterii, mających 2–3 mikrometry. To znaczy, że typowy wirus jest około 1000 razy mniejszy niż typowa bakteria. Tymczasem wirusy odkryte na Grenlandii osiągają 2,5 mikrometra i są większe od większości bakterii. Nie tylko same mają imponujące rozmiary, ale także ich genom jest dużo większy niż u zwykłych wirusów.

Na przykład bakteriofagi (wirusy zakażające bakterie) mają w swoim genomie od 100 tys. do 200 tys. par zasad. W przypadku gigantycznych wirusów to około 2,5 mln par zasad.

Gigantyczne wirusy po raz pierwszy odkryto w roku 1981 w oceanie, gdzie zakażały glony – zielenice. Później takie wirusy znaleziono w glebie na lądzie, a nawet u ludzi. Teraz po raz pierwszy udało się wykazać ich obecność na powierzchni lodu i śniegu zasiedlonego przez mikroskopijne glony,

"Kilka lat temu wszyscy uważali tę część świata za jałową i pozbawioną życia. Jednak dziś wiemy, że żyje tam kilka mikroorganizmów, w tym gigantyczne wirusy" – wskazała Perini. - "Glony otacza cały ekosystem. Oprócz bakterii, pleśni i drożdży, glony atakują protisty, różne gatunki pasożytniczych grzybów oraz znalezione przez nas gigantyczne wirusy. Aby zrozumieć biologiczne mechanizmy kontrolne działające na zakwity glonów, musimy przestudiować te trzy ostatnie grupy".

Choć ogromne w swojej kategorii, wirusy nie są dość duże, aby można je było dostrzec gołym okiem. Na razie Laura Perini nie widziała ich jeszcze nawet pod mikroskopem świetlnym, choć ma nadzieję zrobić to w przyszłości.

"Wirusy odkryliśmy poprzez analizę całego DNA w pobranych próbkach. Przeszukując ten ogromny zbiór danych w poszukiwaniu specyficznych genów markerowych, znaleźliśmy sekwencje, które wykazują duże podobieństwo do znanych gigantycznych wirusów" – wyjaśniła.

Aby mieć pewność, że wirusowe DNA nie pochodzi od dawno martwych - ale od żywych i aktywnych wirusów, z próbki pobrano również mRNA. Kiedy sekwencje DNA tworzące geny są aktywowane, ulegają transkrypcji na jednoniciowe fragmenty zwane mRNA. Elementy te są instrukcjami do budowania białek potrzebnych wirusowi. Jeśli są obecne, wirus jest aktywny.

Zwykłe wirusy nie są w stanie same dokonać transkrypcji z dwuniciowego DNA na jednoniciowy mRNA, potrzebny do tworzenia białek. Wykorzystują do tego możliwości zainfekowanej komórki. Natomiast gigantyczne wirusy są samowystarczalne. Mają wiele aktywnych genów, które umożliwiają im naprawę, replikację, transkrypcję i translację DNA - choć na razie nie widomo dokładnie, jak im się to udaje.

"W całkowitym mRNA zsekwencjonowanym z próbek znaleźliśmy te same markery, co w całkowitym DNA, więc wiemy, że uległy transkrypcji. Oznacza to, że wirusy są aktywne na lodzie" – zaznaczyła Perini. Na razie nie jest pewne, czy gigantyczne wirusy atakują glony, czy także inne organizmy. Badania nad wirusami i ich rola w ekosystemie trwają, a wyniki mają zostać opublikowane jeszcze w tym roku.(PAP)

Paweł Wernicki

pmw/ zan/