U novoj studiji, naučnici su otkrili da virusi koji inficiraju mikrobe doprinose klimatskim promenama igrajući ključnu ulogu u kruženju metana, snažnog gasa staklene bašte, kroz životnu sredinu.
Analizom skoro 1.000 setova metagenomskih DNK podataka iz 15 različitih staništa, od raznih jezera do unutrašnjosti kravljeg stomaka, istraživači su otkrili da mikrobni virusi nose posebne genetske elemente za kontrolu metanskih procesa, koji se nazivaju pomoćni metabolički geni (AMG). U zavisnosti od toga gde organizmi žive, broj ovih gena može da varira, što sugeriše da potencijalni uticaj virusa na životnu sredinu takođe varira u zavisnosti od njihovog staništa.
Ovo otkriće dodaje vitalni deo za bolje razumevanje načina na koji metan interaguje i kreće se unutar različitih ekosistema, rekao je ZhiPing Zhong, vodeći autor studije i naučni saradnik u Bird Polar and Climate Research Center na Državnom univerzitetu Ohajo.
„Važno je razumeti kako mikroorganizmi pokreću procese metana“, rekao je Zhong, takođe mikrobiolog čije istraživanje ispituje kako mikrobi evoluiraju u različitim sredinama. „Mikrobni doprinosi metaboličkim procesima su proučavani decenijama, ali istraživanja u oblasti virusa su još uvek u velikoj meri nedovoljno istražena i želimo da naučimo više.
Studija je objavljena danas u časopisu Nature Communications.
Virusi su pomogli u podsticanju svih ekoloških, biogeohemijskih i evolucionih procesa na Zemlji, ali tek relativno nedavno naučnici su počeli da istražuju svoje veze sa klimatskim promenama. Na primer, metan je drugi najveći pokretač emisije gasova staklene bašte posle ugljen-dioksida, ali ga u velikoj meri proizvode jednoćelijski organizmi zvani arheje.
„Virusi su najzastupljeniji biološki entitet na Zemlji“, rekao je Metju Salivan, koautor studije i profesor mikrobiologije u Centru za nauku o mikrobiomu u državi Ohajo. „Ovde smo proširili ono što znamo o njihovom uticaju dodavanjem gena za cikliranje metana na dugačku listu metaboličkih gena kodiranih virusom. Naš tim je pokušao da odgovori koliko virusi ‘mikrobnog metabolizma’ zapravo manipulišu tokom infekcije.“
Iako je vitalna uloga mikroba u ubrzavanju zagrevanja atmosfere sada dobro prepoznata, malo se zna o tome kako geni povezani sa metabolizmom metana kodirani virusima koji inficiraju ove mikrobe utiču na njihovu proizvodnju metana, rekao je Zhong. Rešavanje ove misterije je ono što je navelo Zhonga i njegove kolege da provedu skoro deceniju prikupljajući i analizirajući uzorke mikrobne i virusne DNK iz jedinstvenih mikrobnih rezervoara.
Jedno od najvažnijih mesta koje je tim izabrao za proučavanje je Vransko jezero, deo zaštićenog rezervata prirode u Hrvatskoj. Unutar jezerskog sedimenta bogatog metanom, istraživači su pronašli obilje mikrobnih gena koji utiču na proizvodnju i oksidaciju metana. Pored toga, otkrili su različite virusne zajednice i otkrili 13 tipova AMG-a koji pomažu u regulisanju metabolizma njihovog domaćina. Uprkos tome, ne postoje dokazi da ovi virusi direktno kodiraju same gene metabolizma metana, što sugeriše da potencijalni uticaj virusa na kruženje metana varira u zavisnosti od njihovog staništa, rekao je Zhong.
Sve u svemu, studija je otkrila da je veća verovatnoća da će se veći broj AMG-ova metabolizma metana naći unutar okruženja povezanih sa domaćinom, kao što je unutrašnjost kravljeg stomaka, dok je manje ovih gena pronađeno u ekološkim staništima, kao što je u sedimentu jezera. Pošto su krave i druga stoka takođe odgovorne za generisanje oko 40% globalnih emisija metana, njihov rad sugeriše da složeni odnos između virusa, živih bića i životne sredine u celini može biti složeniji nego što su naučnici nekada mislili.
„Ovi nalazi ukazuju na to da su globalni uticaji virusa potcenjeni i da zaslužuju više pažnje“, rekao je Zhong.
Iako je nejasno da li su ljudske aktivnosti možda uticale na evoluciju ovih virusa, tim očekuje da će novi uvidi dobijeni iz ovog rada podići svest o moći infektivnih agenasa da naseljavaju ceo život na Zemlji. Ipak, da bismo nastavili da učimo više o unutrašnjim mehanizmima ovih virusa, biće potrebni dalji eksperimenti da bi se razumelo više o njihovom doprinosu ciklusu metana na Zemlji, rekao je Zhong, posebno dok naučnici rade na načinima da ublaže emisiju metana izazvanu mikrobima.
„Ovaj rad je početni korak za shvatanje virusnih uticaja klimatskih promena“, rekao je on. „Imamo još mnogo toga da naučimo.“
