Новый гигантский вирус обнаружен в водах Оаху

Ученые из Центра исследований микробной океанографии охарактеризовали новый, необычно большой вирус, который заражает обычные морские водоросли.

Найденный в прибрежных водах у Оаху, на Гавайях, он содержит самый большой геном, когда-либо секвенированный для вируса, заражающего фотосинтетический организм.

Большая часть фитопланктона, который растет в океане каждый день, съедается, тем самым поддерживая животных в морской пищевой сети. Однако распространенность вирусных инфекций популярна среди популяций фитопланктона. Когда это происходит, инфицированные клетки фитопланктона дезинтегрируются и разлагаются бактериями, изолируя этот источник пищи от животных.

«Это звучит плохо», — сказал Григ Стюард, профессор факультета океанографии UH Mānoa и соавтор исследования. «Но вирусы действительно помогают поддерживать равновесие в морской экосистеме. Вирусы распространяются более эффективно через высококонцентрированные популяции, поэтому, если один тип фитопланктона растет быстрее других и начинает доминировать, его можно сбить на более низкие уровни путем вирусной инфекции, давая другим видам шанс процветать».

Вирусы должны реплицироваться внутри клеток, создавая некоторые ограничения на то, насколько они велики, но известный верхний предел размера вирусов за последние 15 лет постоянно ползет вверх, поскольку исследователи сосредоточили свое внимание на поиске примеров того, что теперь называется «гигантские» вирусы.

«Большинство вирусов настолько малы, что нам нужен электронный микроскоп, чтобы увидеть их, — сказал Стюард, — но эти гиганты конкурируют с бактериями в размерах, а их геномы часто кодируют функции, которые мы никогда раньше не видели в вирусах».

Вирус, описанный исследователями в недавней статье в журнале «Virology», был назван TetV-1, поскольку он заражает одноклеточные водоросли под названием Tetraselmis. После секвенирования своего генома ученые обнаружили, что у вируса имеется ряд генов, которые, по-видимому, они выбрали из зараженной водоросли.

Два из них, по-видимому, кодируют ферменты, участвующие в ферментации, который является процессом, используемым микроорганизмами для получения энергии от сахаров в отсутствие кислорода. Ферментация знакома многим из нас, потому что это ключ к приготовлению пива, вина и спиртных напитков. Зачем вирусу нужны эти гены? Авторы не знают точно, но у них есть предположение.

«Тетрасельмис может вырасти до необычайно высоких концентраций в прибрежных водах, — превращая воду из ясного синего в интенсивный зеленый. Если бы TetV распространился в этих условиях, огромное количество клеток поддалось бы вирусной инфекции. Бактерии немедленно начинают разлагать мертвые водоросли и быстро расходуют весь кислород в воде. Мы считаем, что гены ферментации в TetV могут позволить вирусу поддерживать свой поток энергии в условиях низкого содержания кислорода, даже когда он отключает системы клеток-хозяев» — объясняют ученые.

Исследователи планируют провести полевые и лабораторные эксперименты, чтобы проверить, правильна ли эта идея. Tetraselmis используется как источник пищи для аквакультуры и как источник крахмала для индустрии биотоплива, поэтому авторы предполагают, что понимание того, как TetV манипулирует метаболизмом своего хозяина, может иметь некоторые практические применения.

Способность TetV вводить ДНК в эти клетки может быть использована, например, для перепрограммирования водорослей с целью получения большего количества желаемого продукта.

Больше информации: Christopher R. Schvarcz et al, A giant virus infecting green algae encodes key fermentation genes, Virology (2018). DOI: 10.1016/j.virol.2018.03.010