Антарктида установила рекорд по вирусам

Ученым давно известно, что холодные антарктические озера вовсе не безжизненны. Скованные большую часть времени года льдами, они скрывают огромное количество живых организмов. Правда, в основном микроскопических.

[v1]Испано-британская группа микробиологов и генетиков под руководством доктора Алберто Лопес-Буэно (Alberto Lopez-Bueno) из Независимого университета в Мадриде работала на антарктическом озере Limnopolar. При помощи метагеномного анализа они обнаружили рекордное количество разных вирусов. Такого нет ни в одном другом водоеме нашей планеты.

Как говорят авторы работы, обычно в водоемах живут вирусы, инфицирующие бактерии, -- бактериофаги. А в антарктическом озере они обнаружили совершенно нетипичные для водной среды фикодновирусы и целую группу вирусов, содержащих ДНК в виде одной нити. У них совершенно другая специализация: они инфицируют эукариоты -- организмы, клетки которых имеют ядро. Кроме того, ученые заметили одно очень необычное явление, которое происходит в озере весной. Как только начинает таять лед, вирусы с одноцепочечной ДНК исчезают, а им на смену приходят вирусы, имеющие ДНК в виде двойных нитей.

Странное озеро Limnopolar

Озеро Limnopolar находится на одном из небольших островов в Южном океане к северу от Антарктиды. «Биота антарктических островов уникальна. Ведь они находились в географической изоляции в течение многих миллионов лет. Если еще прибавить к этому экстремальные условия – низкую температуру, недостаток питательных веществ, да еще и практически полную темноту во время долгой зимы, тогда становится понятным, что адаптации живых организмов к таким условиям должны быть действительно уникальными», -- говорят авторы работы. По их словам, озеро Limnopolar интересно еще и тем, что там практически нет макрофауны – например, пингвинов или тюленей. Спокойствие озера нарушают лишь иногда залетающие туда большие поморники и крачки. Все дело в том, что в озере необыкновенно мало питательных веществ. Поэтому его видовой состав и устройство пищевых цепей очень простые. Обитатели этого озера – бактерии, вирусы, водоросли, крошечные рачки Boeckella poppei и Branchinecta gainii. На дне озера можно найти густые заросли мха. Впрочем, экологические ниши никогда не бывают в природе свободными. Антарктические озера не исключение. Крайне скудный видовой состав растений и животных компенсируется там необыкновенным обилием вирусов и бактерий.

Сколько вирусов в озере

Доктор Лопес-Буэно и его коллеги провели секвенирование 20 миллионов пар оснований вирусных ДНК из проб воды, отобранных в озере. Всего ученые обнаружили 5130 генотипов вирусов, обитающих в весенних водах, до таяния ледяной шапки, и 9730 вирусов, живущих в озере летом. Все эти вирусы ученые отнесли к 12 семействам.

[v2]«Это удивительно много, -- говорит доктор Лопес-Буэно. -- Наш сравнительный анализ показал, что в других водоемах – пресных, соленых или, например, в коралловых рифах и строматолитах -- живет от трех до шести вирусных семейств, а количество видов не превышает 700».

Весенние превращения

По словам ученых, когда озеро покрыто льдом, там доминируют вирусы с однонитевой структурой ДНК, размером не больше 30 нм. Большинство из них относится к семействам цирковирусов (Circoviridae), джеминивирусов (Geminiviridae) и нановирусов (Nanoviridae). Вообще-то, говорят ученые, вирусы должны инфицировать животных, растения, грибы. Но так как в озере Limnopolar с такими жертвами большие проблемы, микрохищникам остается инфицировать только водоросли.

Так продолжается девять месяцев. Но весной лед начинает таять, и большинство этих вирусов погибает. А в сообществах начинается кардинальная перестройка. Тут же происходит всплеск активности различных вирусов с двухнитевой структурой ДНК.

Ученые говорят, смена одной нити на две и обратно провоцируется хозяевами этих вирусов -- то есть организмами, которые они инфицируют. Ведь вирусы -- организмы зависимые. Они не могут сами синтезировать белок. Для того чтобы размножиться, им нужен хозяин, в клетки которого можно встроиться и заставить синтезировать свои белки. Именно поэтому всплеск численности вирусов с двуцепочечной ДНК происходил вслед за пиком размножения их хозяев -- водорослей празинофитов (Piramimonas geledicola), считают авторы работы.

Статью с результатами исследований доктора Лопес-Буэно и его соавторов можно найти в последнем номере журнала Science.