Vedci zistili, že vírusy, ktoré infikujú mikróby, majú významný vplyv na zmenu klímy tým, že ovplyvňujú metánový cyklus. Táto štúdia, ktorá analyzovala DNA z rôznych prostredí, ukazuje, že vplyv vírusu na životné prostredie sa líši v závislosti od biotopu. Výskum podčiarkuje komplexné vzťahy medzi vírusmi, mikróbmi a emisiami metánu, čo naznačuje potrebu ďalšieho skúmania vírusových úloh v dynamike klímy.
Štúdia ukazuje, že infikované mikroorganizmy obsahujú nové gény na produkciu metánu.
Nedávna štúdia naznačuje, že vírusy, ktoré infikujú mikróby, prispievajú ku klimatickým zmenám tým, že zohrávajú kľúčovú úlohu pri cirkulácii metánu, silného skleníkového plynu, cez atmosféru.
Analýzou približne 1 000 súborov metagenomických dna Pomocou údajov z 15 rôznych biotopov, od rôznych jazier až po vnútro kravy, vedci zistili, že mikrobiálne vírusy nesú špecializované genetické prvky, nazývané doplnkové gény metabolizmu (AMG), na riadenie procesov metánu. V závislosti od toho, kde organizmy žijú, sa počet týchto génov môže líšiť, čo naznačuje, že potenciálny vplyv vírusov na životné prostredie sa tiež líši v závislosti od ich biotopu.
Objav pridáva dôležitú časť k lepšiemu pochopeniu toho, ako metán interaguje a pohybuje sa v rámci rôznych ekosystémov, povedal Ziping Zhong, vedúci autor štúdie a výskumný pracovník v Bayard Polar and Climate Research Center na Ohio State University.
„Je dôležité pochopiť, ako mikroorganizmy riadia metánové procesy,“ povedal Zhong, ktorý je tiež mikrobiológ, ktorého výskum skúma, ako sa mikróby vyvíjajú v rôznych prostrediach. „Mikrobiálne príspevky k metabolickým procesom metánu boli študované už desaťročia, ale výskum vo vírusovej oblasti je stále do značnej miery nedostatočne preskúmaný a chceme vedieť viac.“
Táto štúdia bola publikovaná v časopise komunikácia prírody,
Úloha vírusov v emisiách skleníkových plynov
Vírusy pomohli poháňať všetky ekologické, biogeochemické a evolučné procesy na Zemi, ale len relatívne nedávno vedci začali objavovať ich vzťah so zmenou klímy. Napríklad metán je po oxide uhličitom druhým najväčším hnacím motorom emisií skleníkových plynov, ale vo veľkej miere ho produkujú jednobunkové organizmy nazývané archaea.
„Vírusy sú najrozšírenejšou biologickou entitou na Zemi,“ povedal Matthew Sullivan, spoluautor štúdie a profesor mikrobiológie v Microbiome Science Center v štáte Ohio. „Tu sme rozšírili, čo vieme o ich účinkoch, pridaním génov cyklujúcich metán do dlhého zoznamu vírus-Zakódované metabolické gény. Náš tím sa snažil odpovedať na to, koľko vírusov „mikrobiálneho metabolizmu“ skutočne manipuluje počas infekcie.
Hoci dôležitá úloha mikróbov pri urýchľovaní otepľovania atmosféry je teraz dobre známa, málo sa vie o tom, ako gény súvisiace s metabolizmom metánu kódované vírusmi, ktoré infikujú tieto mikróby, ovplyvňujú ich produkciu metánu. Na vyriešenie tejto záhady trvalo Zhongovi a jeho kolegom takmer desaťročie zberu a analýzy vzoriek mikrobiálnej a vírusovej DNA z jedinečných mikrobiálnych rezervoárov.
Jednou z najdôležitejších lokalít, ktoré si tím vybral pre štúdiu, je Vranské jazero, ktoré je súčasťou chránenej prírodnej rezervácie v Chorvátsku. V jazerných sedimentoch bohatých na metán výskumníci našli bohaté mikrobiálne gény, ktoré ovplyvňujú produkciu metánu a oxidáciu. Okrem toho objavili rôzne vírusové komunity a odhalili 13 typov AMG, ktoré pomáhajú regulovať metabolizmus ich hostiteľa. Napriek tomu neexistuje žiadny dôkaz, že tieto vírusy priamo kódujú gény metabolizmu metánu, čo naznačuje, že potenciálny vplyv vírusov na metánový cyklus sa líši podľa ich biotopu, povedal Zhong.
Hospodárske zvieratá a vplyvy na životné prostredie
Celkovo štúdia ukázala, že väčší počet AMG metabolizujúcich metán sa s väčšou pravdepodobnosťou nachádza v prostrediach spojených s hostiteľom, ako sú kravské žalúdky, zatiaľ čo menej týchto génov sa našlo v environmentálnych biotopoch, ako sú jazerné sedimenty. Keďže kravy a iné hospodárske zvieratá sú tiež zodpovedné za produkciu približne 40 % globálnych emisií metánu, ich práca ukazuje, že zložité vzťahy medzi vírusmi, živými bytosťami a životným prostredím ako celkom sú zložitejšie, než si vedci mysleli.
„Tieto zistenia naznačujú, že globálne dopady vírusu boli podcenené a vyžadujú si väčšiu pozornosť,“ povedal Zhong.
Aj keď nie je jasné, či ľudské aktivity mohli ovplyvniť vývoj týchto vírusov, tím dúfa, že nové poznatky získané z tejto práce zvýšia povedomie o sile infekčných agensov, ktoré obývajú všetok život na Zemi. Napriek tomu budú potrebné ďalšie experimenty, aby sme sa dozvedeli viac o vnútorných mechanizmoch týchto vírusov a ich príspevku k metánovému cyklu Zeme, najmä keď sa vedci snažia odhaliť mikroskopicky poháňané emisie metánu, povedal Zhong.
„Táto práca je prvým krokom k pochopeniu vírusových dopadov klimatických zmien,“ povedal. „Stále sa musíme veľa učiť.“
Odkaz: „Vírusová schopnosť kontrolovať mikrobiálny metabolizmus metánu sa líši podľa biotopu“ od Zi-Ping Zhong, Jingji Du, Stefan Kostalbacher, Petra Pajevac, Sandy Orlick a Matthew B. Sullivan, 29. februára 2024, komunikácia prírody,
DOI: 10.1038/s41467-024-46109-x
Túto prácu podporili National Science Foundation, Chorvátska vedecká nadácia, Gordon and Betty Moore Foundation, Heising-Simons Foundation, Európska únia a Ministerstvo energetiky USA. Medzi spoluautorov patrí Jingji Du zo štátu Ohio, ako aj Stefan Kostalbacher a Petra Pajevac z Viedenskej univerzity a Sandy Orlik z Inštitútu Ruer Boskovic.
