Исследователи собрали образцы с ледника Гулия в Тибете и обнаружили сохранившиеся геномы 1705 вирусов, самый старый из которых датируется 41 000 лет назад. Считается, что разнообразие вирусных популяций значительно увеличивается в периоды потепления. Это открытие предполагает тесную связь между эволюцией микробных экосистем и крупномасштабным изменением климата.
Ледники являются крупными палеоклиматическими архивами, накапливающими и сохраняющими данные на протяжении сотен тысяч лет. Группа экспертов из Университета штата Огайо и Университета Небраски утверждает, что вирусы, сохранившиеся в ледниках, могут дать беспрецедентное понимание эволюции климата и экосистем с течением времени.
Микроорганизмы играют важную роль в эволюции экосистем, регулируя разнообразие и адаптивную эволюцию других видов. Это достигается, например, за счет давления отбора (эволюция видов под влиянием изменений окружающей среды) или за счет переноса генов посредством вирусов. Микроорганизмы также могут регулировать экологический метаболизм экосистемы, то есть концентрацию поглощаемых и производимых соединений (таких как углекислый газ), а также скорость, с которой происходят эти процессы.
«В этих ледниковых архивах обитают вирусы, которые, возможно, играли ключевую экологическую роль в доледном прошлом», — пишут исследователи в новом исследовании, опубликованном в журнале . Однако из-за технических ограничений и нехватки данных мало что было известно о связи между изменениями в разнообразии вирусных экосистем и изменением климата в прошлом.
Ледяные керны содержат лишь ничтожную долю биомассы, не говоря уже о сложности их сбора в дикой природе. Кроме того, ледниковая микробиология является относительно новой областью исследований и часто считается рискованной из-за выброса потенциально опасных патогенов. Это существенно ограничивает доступ к финансированию исследований и научных экспедиций.
Тем не менее, соавтор исследования Мэтью Б. Салливан из Университета штата Огайо объяснил в интервью Popular Science, что «подобные данные важны для ответа на вопросы о том, какой была Земля раньше». Бурение доисторического льда не представляет особого риска для здоровья человека, поскольку древние вирусы с наибольшей вероятностью инфицировали прокариотов (бактерии и археи), а не более сложные организмы. Поэтому Салливан и его коллеги сосредоточились на этих вирусах, чтобы изучить связь между их эволюцией и климатическими циклами Земли.
Большее разнообразие в периоды глобального потепления
Образцы для нового исследования были взяты из ледника Гулия на северо-западе Тибетского нагорья.
Обратите внимание: Вспомним самые надежные мотоциклы СССР..
Нижняя часть этого ледника находится на высоте 6000 метров над уровнем моря и считается одним из богатейших архивов масштабных палеоклиматических изменений. В экспедицию в течение двух месяцев понадобилась команда из примерно 60 человек, чтобы собрать керны и перевезти их на яках. Каждое животное (несколько проходов) переносило около 12 метров ледяных сегментов, часть из которых была собрана прямо над коренной породой ледника на глубине 310 метров.Анализируя ядра в лаборатории с использованием современных методов секвенирования, исследователи выделили геномы 1705 вирусов, самый старый из которых датируется 41 000 лет назад, а возраст самого последнего составляет всего 160 лет. С ледников было собрано в пятьдесят раз больше данных о вирусах, чем когда-либо прежде.
Большинство вирусов (более 70%) никогда ранее не регистрировались и являются эндемичными для ледников, тогда как около четверти присутствуют в других частях света. Чжипин Чжун, ведущий автор исследования, заявил в блоге Университета штата Огайо: «Это означает, что некоторые из них могли быть завезены из таких регионов, как Ближний Восток или даже Арктика.
Анализируя геномное разнообразие, команда обнаружила, что состав вирусных популяций варьируется в зависимости от климатических условий, отражающихся на глубине каждого ледника. В холодные периоды вирусные сообщества возвращаются к относительно стабильному и сходному составу, а в периоды потепления их разнообразие значительно увеличивается.
Самые разнообразные и специфические популяции возникли примерно 11 500 лет назад, что совпало с основным переходным периодом между последним ледниковым периодом и голоценом. Это самый драматичный период потепления климата, изученный за 41 000 лет. Эти данные позволяют предположить, что на эволюцию вирусов во многом влияет изменение климата.
Адаптация, влияющая на способность выживания носителей
Дальнейший анализ показал, что эта климатическая адаптация может также повлиять на способность вируса-хозяина выживать или адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды. Вирус Gurlia Glacier вынужден «красть» гены у своего хозяина, чтобы контролировать его метаболизм. Некоторые из этих генов присутствовали в изобилии во все моменты исследования, что позволяет предположить улучшение вирусного потенциала с течением времени.
Эти результаты указывают на то, что вирус не только заражает хозяина, но и изменяет его морфологию, тем самым влияя на его способность выживать в экстремальных условиях. Эксперты говорят, что эти данные могут улучшить наше понимание того, как вирусы развиваются в ответ на серьезные изменения окружающей среды, и смоделировать, как современные вирусы могут реагировать в текущих условиях глобального потепления. Однако необходимы дополнительные исследования, чтобы подтвердить эти результаты и включить их в модели климата и экосистем. Исследовательская группа уже пытается собрать больше подобных образцов с ледника Гулия.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.