Вирусы в Арктике и Антарктике оказались похожи: что известно03.08.2025 10:31

Жизнедеятельность вирусов в холодных водах Арктики имеют ярко выраженный сезонный характер. Но очень похожие формы жизни также обнаруживаются в Антарктике. Это неожиданное открытие стало результатом многолетнего исследования, проведенного Центром океанологии GEOMAR имени Гельмгольца в Киле. Полученные результаты позволяют по-новому взглянуть на хрупкий баланс полярных экосистем, а также на роль вирусов как индикаторов изменений в океане, о которых по-прежнему не хватает базовых знаний. Работа опубликована в журнале Nature.

Полярные регионы испытывают самые сильные сезонные изменения на планете. Северный Ледовитый океан известен как экстремальная среда, значительная его часть покрыта льдом. Но при ближайшем рассмотрении оказывается, что в нем полно жизни, в основном микробной. С ней тесно связаны специфические вирусы. Эти партнерские отношения резко меняются в зависимости от времени года, освещенности, температуры воды и доступности питательных веществ.

Вирусы на обоих полюсах одинаковы

Международная исследовательская группа, координируемая институтом GEOMAR, обнаружила, что состав вирусных сообществ в Северном Ледовитом океане сильно зависит от сезонности, а также неожиданно схож с вирусами в Южном океане, окружающем Антарктиду. Это ставит под сомнение мнение о том, что популяции полярных вирусов должны заметно отличаться в северном и южном полушариях. Примечательно, что те же самые вирусные группы не были обнаружены в более теплых регионах.

Ализза Калаяг, морской эколог из GEOMAR и ведущий автор исследования, отметила, неожиданность обнаружения столь сходных паттернов на обоих полюсах, разделенных огромным географическим расстоянием и теплыми водами, в которых полярные вирусы едва ли смогли бы выжить.

Каталог вирусов

Образцы для исследования были собраны в Арктике с помощью автоматизированных пробоотборников воды в морской обсерватории Хаусгартен, управляемой Институтом Альфреда Вегенера. В период с 2016 по 2020 год приборы непрерывно собирали пробы морской воды в проливе Фрама — океанском проходе между Гренландией и Шпицбергеном.

Чтобы обнаружить вирусы, исследователи проанализировали миллионы длинных последовательностей ДНК с помощью алгоритмов, которые идентифицируют вирусные ДНК-сигнатуры. Это позволило обнаруживать вирусы как находящиеся внутри бактерий, так и прикрепленные к их мембранам. Команда также применила методы сетевого анализа, чтобы связать конкретные вирусы с их предпочтительными хозяевами.

Чтобы определить, встречаются ли эти вирусы за пределами Арктики, команда сравнила свои результаты с глобальными наборами метагеномных данных, собранными в различных регионах океана. Они обнаружили, что 42% из них встречаются в водах Антарктики.

Летний всплеск: 30 вирусов на бактерию

Еще одним поразительным результатом стала значительная сезонная разница в численности и составе вирусов. Зимой количество вирусов и бактерий было примерно одинаковым. Но летом, особенно в период с августа по сентябрь, наблюдался рост. В среднем удалось обнаружить 30 вирусов на каждую бактерию.

Этот резкий сезонный всплеск до сих пор оставался незамеченным, поскольку в предыдущих исследованиях отсутствовал контекст непрерывного наблюдения за экосистемой. Во время полярной ночи сбор образцов вообще не проводился.

Очевидно, что как численность, так и состав вирусных сообществ меняются в зависимости от времени года. Различные условия окружающей среды приводят к доминированию различных типов, а это, в свою очередь, оказывает воздействие на микробиологическую пищевую сеть. Вирусы специфически поражают определенные бактерии, регулируя их рост и распространение. При этом они влияют на круговорот питательных веществ и поток энергии в океане. Изменение климата может изменить микробиологическую динамику на полярных широтах, нарушить хрупкий микробный баланс.

Полярные регионы особенно чувствительны к неразумной деятельности человека. Недавно ученые потребовали остановить поток туристов в Антарктиду.