Ученые: В океане обнаружены вирусы, которые управляют фотосинтезом у водорослей

Американские исследователи совершили прорыв, способный радикально переосмыслить наше представление о жизни в океане. Применяя передовые вычислительные мощности, они проанализировали общедоступные массивы океанических данных и выявили 230 ранее неизвестных науке крупных вирусов.

В ходе изысканий выяснилось, что эти гигантские вирусы играют важнейшую роль в поддержании жизнедеятельности одноклеточных морских организмов, известных как протисты. К ним относятся водоросли, амебы и жгутиковые, которые формируют основу пищевых цепей в океанической среде. Поскольку протисты являются ключевым компонентом экосистемы, крупные ДНК-вирусы, поражающие их, нередко вызывают такие явления, как токсичное цветение воды, которое представляет угрозу для здоровья человека.

Наиболее удивительным открытием стало обнаружение в вирусных геномах участков, отвечающих за клеточные функции, которые прежде считались исключительной прерогативой клеточных организмов. В частности, было определено 530 новых функциональных белков, девять из которых задействованы в процессе фотосинтеза. Это свидетельствует о том, что вирусы способны управлять метаболизмом своего хозяина в процессе заражения, непосредственно влияя на процессы фотосинтеза и круговорот углерода.

По мнению авторов работы, более глубокое понимание разнообразия и роли гигантских вирусов поможет научиться предсказывать и, возможно, контролировать вредоносные "цветения" водорослей, представляющие собой проблему для многих прибрежных районов по всему миру. Гигантские вирусы часто выступают основной причиной гибели фитопланктона, который поддерживает всю океаническую экосистему и служит источником пищи. Кроме того, уникальные функции, обнаруженные в вирусах, могут представлять биотехнологическую ценность, поскольку некоторые из них могут оказаться новыми ферментами.

Этот масштабный прорыв стал возможен благодаря разработке инновационного биоинформатического инструмента под названием BEREN. До недавнего времени гигантские вирусы оставались практически незамеченными из-за ограничений существующих научных методов. Новая программа позволила выявить геномы вирусов в обширных наборах данных секвенирования ДНК, полученных в ходе девяти масштабных проектов по отбору проб в океане от полюса до полюса. Для обработки колоссальных объемов информации использовался суперкомпьютер Pegasus.

Это исследование создает основу для совершенствования существующих инструментов обнаружения новых вирусов, что может значительно улучшить возможности мониторинга загрязнения и патогенов в мировых водных путях. Инструмент BEREN, созданный учеными, находится в открытом доступе и может быть использован другими исследовательскими группами для дальнейшего изучения вирусного мира нашей планеты.