Антарктида установила рекорд по вирусам

На антарктическом острове есть уникальное озеро. Там живет рекордное для водоемов Земли количество вирусов. Причем часть из них научились подгонять ДНК под время года.

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.