Тысячи новых РНК-вирусов обнаружены в океане

В образцах морской воды, собранных со всего мира, выявлено более 5 000 новых видов РНК-вирусов. Эта работа расширяет возможности экологических исследований и меняет наше понимание эволюции этих инфекционных агентов. Подробности исследования опубликованы в журнале Science.

РНК-вирусы

Вирусы играют фундаментальную роль в экосистеме нашей планеты. Поэтому их идентификация и понимание их динамики необходимы для прогнозирования реакции среды, находящейся под давлением. В рамках исследования команда из Tara Oceans Consortium, глобального проекта по изучению влияния изменения климата на океан, рассмотрела сообщества РНК-вирусов (которые используют РНК в качестве генетического материала), развивающихся в океанической среде. Эти агенты недостаточно изучены по сравнению с ДНК-вирусами.

"Исследования РНК-вирусов обычно сосредоточены на тех, которые вызывают заболевания", — говорит Мэтью Салливан из Университета штата Огайо. "Однако они составляют лишь "крошечную долю" всех этих агентов на Земле. Мы хотели систематически изучать их в очень больших масштабах и исследовать среду, которую никто не изучал досконально".

Для этого исследователи проанализировали 35 000 образцов воды, взятых в 121 точке пяти океанов мира. В частности, они изучили генетические последовательности, извлеченные из мелких водных организмов, известных как планктон, которые являются обычными носителями РНК-агентов. Для своего анализа команда сосредоточилась на древнем гене под названием RdRp, который присутствует во всех РНК-вирусах, но отсутствует в других вирусах и клетках. В итоге они выявили более 44 000 последовательностей с этим геном.

Однако ген RdRp существует на Земле уже миллиарды лет и многократно эволюционировал. Поэтому исследователям было трудно определить эволюционную связь между каждой последовательностью. В итоге они использовали машинное обучение для их упорядочивания.

Невероятное разнообразие

В целом, они выявили около 5 500 новых видов РНК-вирусов. Разнообразие вновь открытых вирусов было настолько велико, что исследователи предложили удвоить количество таксономических групп, необходимых для классификации всех этих вирусов. С пяти существующих фил мы могли бы увеличить их число до десяти. Они предлагают назвать их Taraviricota, Pomiviricota, Paraxenoviricota, Wamoviricota и Arctiviricota.

"Здесь так много нового разнообразия. Новый филум, Taraviricota, также был идентифицирован во всех океанах. Это говорит о том, что эти вирусы имеют большое экологическое значение", — продолжает Мэтью Салливан. Они были особенно многочисленны в умеренных и тропических водах, в то время как вирусы филума Arctiviricota были наиболее многочисленны в Северном Ледовитом океане.

Более глубокие знания о разнообразии и изобилии океанических вирусов помогут объяснить роль морских микробов в адаптации океанов к изменению климата. Океаны поглощают половину антропогенного CO2 в атмосфере, и предыдущие исследования этой группы позволили предположить, что морские вирусы являются "ручкой" биологического насоса, влияющего на процесс накопления углерода.

Наконец, понимание того, как ген RdRp дивергировал с течением времени, может также привести к лучшему пониманию того, как развивалась жизнь на Земле. "Считается, что RdRp - один из самых древних генов. Он существовал еще до того, как возникла необходимость в ДНК", — отмечает Ахмед Заид, соавтор данной работы. "Таким образом, мы отслеживаем не только происхождение вирусов, но и происхождение жизни".