Рекордное количество вирусов обнаружили в озере в Антарктиде. Они меняют ДНК под времена года

Рекордное количество вирусов обнаружено в озере в Антарктиде. Они меняют ДНК под времена года

Уникальное озеро с рекордным для водоемов Земли количеством вирусов обнаружено в Антарктиде. Как установили ученые, некоторые из этих вирусов научились подгонять ДНК под время года.

Озеро Limnopolar интересно еще и тем, что там практически нет макрофауны – например, пингвинов или тюленей. Вирусам, которые по природе своей должны кого-либо инфицировать, просто нечем питаться – нет ни животных, ни растений, ни грибов, только водоросли.

"Биомир антарктических островов уникален. 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 ученые, передает Infox.ru со ссылкой на журнал Science.

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.

Метагеномный анализ - метод, основанный на выделении из проб ДНК и сравнении последовательностей ДНК с имеющимися генетическими базами данных.

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.

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.

Озеро Limnopolar находится на одном из небольших островов в Южном океане к северу от Антарктиды.

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.

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.

"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".

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.

Отметим, что на фоне эпидемии гриппа в Украине значительно возрос интерес к вирусам, и практически каждый второй политик считает себя опытным специалистом-вирусологом.

В то же время, ученые-микробиологи периодически наталкиваются на новые свойства вирусов. К примеру, год назад французские ученые убедились, что вирус тоже может "заболеть", таким образом он является гораздо ближе по своей природе к живым существам, чем считалось ранее.

Также следует отметить, что льды Антарктиды, по мнению исследователей, тают с рекордной скоростью. Это может привести к попаданию в океан целого набора ядов, а также, возможно, и сверхадаптированных вирусов.