Адаптация вирусов к экстремальным условиям рассказывает об изменении климата
Новое исследование показывает, что древние вирусы, сохранившиеся в ледниках, содержат ценную информацию об изменениях климата Земли.
На протяжении десятилетий ледник Гулия, расположенный на крайнем северо-западе Тибетского нагорья, был одним из самых богатых архивов, доступных ученым для исследования масштабных палеоклиматических сдвигов. Теперь, анализируя извлеченные образцы ледяных кернов из ледника, микробиологи реконструировали фрагменты вирусной ДНК, которые остались в них, и идентифицировали около 1 700 видов вирусов, из которых около трех четвертей являются новыми.
Бурение доисторического льда не имеет последствий для здоровья современных людей , поскольку эти долго неактивные вирусы, вероятно, заражали другие доминирующие микробы, а не животных или людей, но исследователи обнаружили, что их адаптация существенно повлияла на способность их хозяев выживать в экстремальных условиях во время изменений климатических циклов Земли.
«До этой работы связь вирусов с масштабными изменениями климата Земли оставалась в значительной степени неизученной», — сказал ведущий автор исследования ЧжиПин Чжун из Центра полярных и климатических исследований Берда в Университете штата Огайо. «Ледниковый лед очень ценен, и у нас часто нет больших объемов материала, необходимых для исследования вирусов и микробов».
Поскольку беспрецедентное потепление продолжает ускорять таяние ледников, гонка за сбором этих ледяных кернов до того, как они исчезнут навсегда, только увеличила их научную ценность. Например, слои льда, изученные исследователями в этой статье, предоставили безупречные снимки того, как вирусы вели себя в течение трех периодов от холода к потеплению за последние 41 000 лет.
Исследование было опубликовано в журнале Nature Geoscience.
Из различных типов новых вирусов, обнаруженных группой, наиболее отчетливое вирусное сообщество датируется периодом около 11 500 лет назад, когда произошел крупный климатический переход от холодной последней ледниковой стадии к теплому голоцену.
Это говорит о том, что микроорганизмы реагировали на изменение климата, поскольку глобальные температуры смещались от холодных к теплым, но пока еще слишком рано говорить наверняка, сказал Чжун. «Это по крайней мере указывает на потенциальную связь между вирусами и изменением климата», — сказал он.
Используя передовые технологии секвенирования для более детального изучения их генетических сигнатур, результаты команды также показали, что, хотя большинство вирусов, обнаруженных в леднике, были уникальными для Гулии, около четверти из них совпадали с известными организмами из других регионов мира. «Это означает, что некоторые из них потенциально были перенесены из таких регионов, как Ближний Восток или даже Арктика», — сказал Чжун.
Исследователи говорят, что время, потраченное на то, чтобы лучше понять, как вирусы развивались в интенсивные климатические эпохи, дает жизненно важные знания для прогнозирования того, как современные вирусы, вероятно, будут реагировать и взаимодействовать с будущим потеплением экосистемы. Более того, поскольку организмы, обнаруженные в ледяных кернах, расширяют разнообразие информации, которую исследователи могут узнать об этих периодах, обнаружение и секвенирование новых полос древней вирусной ДНК может привести к взрыву как новых загадок, так и новых выводов.
«Для меня эта наука — новый инструмент, который может ответить на основные вопросы о климате, на которые мы не смогли бы ответить иным способом», — сказал соавтор исследования профессор Лонни Томпсон из Университета штата Огайо.
По словам Томпсона, совершенствование этих методов на Земле, вероятно, предоставит ученым новые инструменты для расширения поиска жизни в условиях открытого космоса, что поможет в поиске микробов в ледяных полях Марса или под ледяными оболочками других планетарных тел.
Исследователи, которые хотят установить дальнейшие вирусные и климатические связи здесь, на Земле, также могут извлечь пользу из предстоящих достижений в области технологий, а также разнообразных научных подходов к исследованиям, отмечается в исследовании. Тем не менее, авторы утверждают, что время идет: эти методы должны быть реализованы до того, как потепление поставит под угрозу ледниковый лед, необходимый для сохранения и дальнейшего изучения богатой истории Земли.
«Я с оптимизмом смотрю на то, что здесь можно сделать, потому что, если мы будем работать вместе, эти методы обладают большим потенциалом, чтобы помочь нам начать решать широкий спектр научных проблем», — сказал Томпсон.
Мэтью Салливан, соавтор исследования и профессор микробиологии, гражданского, экологического и геодезического строительства в Университете штата Огайо, сказал, что успех исследования можно объяснить тем, насколько хорошо междисциплинарный подход, принятый Центром полярных и климатических исследований Берда и Центром микробиомных наук Университета штата Огайо, помог зародить новую науку.
«Такого рода возможность представляет собой объединение нескольких дисциплин, каждая из которых имеет свой собственный научный язык в качестве барьера для продвижения», — сказал он. «Но возможность изучать древние вирусы и микробы во льду с этой командой является свидетельством поддержки, которую мы получили для исследования новых интерфейсов».
Обсудим?
Смотрите также:
