В глубинах Тихого океана обнаружено множество новых для науки вирусов

Фото из открытых источников

В глубинах Тихого океана, в зоне разлома Кларион-Клиппертон, находится крупнейшее в мире скопление полиметаллических конкреций. Несколько стран интенсивно изучают эту территорию из-за потенциального богатства полезных ископаемых, но это также невероятно уникальная среда обитания, и многие недавние научные экспедиции привезли сообщения о ранее невиданных формах жизни.

Новое исследование добавляет огромное количество вирусов к биоразнообразию этого спорного региона, 99 процентов из которых ранее никогда не были задокументированы.

Исследователи — Боуэн Хоу и Лилан Чжан из Чунцинского университета, а также Дун Сун из Второго института океанографии Китая — изучили «виром» Кларион-Клиппертон, чтобы установить то, что они называют «жизненно важным базовым уровнем микробной экосистемы до начала добычи полезных ископаемых для будущих оценок воздействия на окружающую среду». Результаты исследований были опубликованы в журнале Nature Communications.

Полиметаллические конкреции находятся в центре гонки за разработку месторождений в глубоководных районах океана, поскольку они богаты металлами, которые можно использовать для производства электроники.

Международная ассоциация морских исследований (ISA) предоставила 31 контракт на разведку и добычу полезных ископаемых в глубоководных районах. Семнадцать из них находятся в Кларион-Клиппертонской зоне; пять принадлежат Китаю, что, вероятно, объясняет финансирование данного исследования несколькими научными агентствами этой страны.

Однако полиметаллические конкреции также составляют основу многих глубоководных экосистем, в том числе и в Кларион-Клиппертонской зоне. Там, где большая часть глубоководного дна представляет собой толстый слой мелкого ила, эти твердые конкреции буквально являются грунтом, на котором многие существа строят свою жизнь.

Они образуются постепенно, при этом марганец и другие металлы, такие как кобальт, никель, литий и цинк, выпадают в осадок из морской воды, образуя слои вокруг центрального ядра (например, микроскопического кусочка раковины, зуба или камня).

В некоторых быстрорастущих конкрециях слои металла накапливаются со скоростью около 250 миллиметров за миллион лет, в то время как в других — от одного до пяти миллиметров за миллион лет.

Новое исследование предполагает, что вирусы могут играть важную роль в биогеохимических процессах в отложениях полиметаллических конкреционных полей.

Почти все из 11 742 различных вирусов, обнаруженных Хоу и его командой, являются совершенно новыми для науки и имеют очень мало общего с другими глубоководными местообитаниями.

Образцы кернов осадочных пород для этого исследования были собраны в 2023 и 2024 годах, после чего исследователи выделили ДНК и РНК для секвенирования.

Затем они сравнили данные с образцами, собранными в других частях глубоководного океана, и более внимательно изучили, что именно вирусы могут делать со всеми этими генами.

Вирусы — недооцененный компонент экосистем. Вопрос о том, можно ли их вообще считать «живыми» организмами, остается открытым, но нет никаких сомнений в их способности влиять на жизнь на Земле.

Каждому вирусу нужен хозяин, и в Кларион-Клиппертонской зоне многие из обнаруженных учеными вирусов, по-видимому, специализировались на заражении прокариотических организмов: бактерий и архей.

Эти простые одноклеточные микроорганизмы участвуют в круговороте углерода, азота, фосфора, серы и даже металлов. А переносимые ими вирусы могут оказывать значительное влияние на эти процессы, формирующие экосистему.

Известно, что вирусы способны изменять генетический аппарат своих хозяев и таким образом полностью перенаправляли ход развития многих видов.

«Заражая ключевые функциональные микроорганизмы и кодируя вспомогательные метаболические гены, вирусы могут модулировать метаболизм хозяина и его выживание во время инфекции, что потенциально может иметь последствия для биогеохимических процессов в отложениях полиметаллических конкреций», — пишут авторы.

По всей видимости, глубоководные вирусы, обнаруженные в районе Кларион-Клиппертон, также оставили свой след на своих хозяевах, потенциально предоставив модель для преодоления стресса, вызванного металлами.

Как на все это повлияет добыча полезных ископаемых, если она продолжится, пока неясно.

«Горнодобывающая деятельность вызывает физическое нарушение, повторное взмучивание и переотложение поверхностных отложений, а долгосрочные эксперименты по изучению последствий таких нарушений показали, что их воздействие на отложения в местах образования конкреций может сохраняться в течение десятилетий», — пишут авторы. «В этом сценарии вирусные популяции и функциональные модули, общие для более глубоких и поверхностных отложений, могут стать потенциальным источником для частичного восстановления поверхностных вирусных сообществ после нарушения среды обитания».

Однако, как они предупреждают, необходимы гораздо более масштабные исследования того, как добыча полезных ископаемых повлияет на эти вирусы, на организмов-хозяев, которых они заражают, и на экологические функции, которые они могут выполнять, если она будет продолжена.