Вирусы регулируют углеродные и металлические циклы, а добыча может нарушить эти процессы на долгие годы
На абиссальной равнине Тихого океана, в области Кларион-Клиппертон, международная команда исследователей под руководством Боуэна Хоу и Лилань Чжан из Чунцинского университета и Дун Суна из Второго института океанографии Китая выявила 11 742 уникальных вируса. 99% из них не имеют аналогов в существующих базах данных. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications и является первым обширным виромным анализом региона до начала его промышленного использования.
Зона Кларион-Клиппертон представляет собой участок морского дна площадью около 6 миллионов квадратных километров, расположенный между Гавайями и Мексикой, где находится крупнейшее в мире скопление полиметаллических конкреций (глубоководных минеральных образований). Эти образования, размером от нескольких сантиметров до десятков сантиметров, богаты марганцем, кобальтом, никелем, литием и цинком — металлами, необходимыми для производства аккумуляторов и электроники. Международный орган по морскому дну (ISA) уже выдал 31 контракт на исследование глубоководных месторождений, 17 из которых относятся именно к зоне Кларион-Клиппертон, 5 контрактов принадлежат Китаю.
Конкреции растут медленно: одни накапливают металлические слои со скоростью около 250 миллиметров за миллион лет, другие — от 1 до 5 миллиметров за тот же период. В качестве центра кристаллизации служит микроскопический фрагмент раковины, зуба или породы. Однако для экосистемы скорость роста не имеет значения: на огромных площадях илистого дна конкреции являются единственной твердой поверхностью, основой, на которой обитают губки, кораллы и микробные сообщества.
Образцы осадочных кернов для текущего исследования были собраны в 2023 и 2024 годах. Исследователи выделили ДНК и РНК, провели секвенирование и затем сопоставили с образцами из других глубоководных регионов океана. Пересечение с известными вирусами оказалось минимальным — регион обладает практически уникальным вирусным населением. Подавляющее большинство выявленных вирусов, судя по генетическим маркерам, ориентировано на заражение прокариот: бактерий и архей.
Эти одноклеточные микроорганизмы являются основными участниками биогеохимических циклов абиссали. Они перерабатывают углерод, азот, фосфор, серу и металлы. Вирусы, атакуя их, могут перенаправлять метаболизм хозяев с помощью вспомогательных метаболических генов: по сути, вирусная инфекция временно перепрограммирует бактерию, заставляя её изменять потребление или выделение веществ.
Инфицируя ключевых функциональных микробов и кодируя вспомогательные метаболические гены, вирусы могут модулировать метаболизм и выживание хозяев во время инфекции, что потенциально влияет на биогеохимические процессы в осадках конкреций, отмечают авторы
Одним из замечаний стало то, что, похоже, вирусы предоставили своим хозяевам генетические инструкции для борьбы с металлическим стрессом — своего рода биохимическую защиту от токсичных уровней металлов.
Добыча конкреций угрожает этой деликатной системе прямым физическим разрушением. Авторы предполагают, что промышленная деятельность вызовет взмучивание, перенос и переотложение поверхностных осадков, а долгосрочные эксперименты показывают, что последствия такого вмешательства могут сохраняться десятилетиями. Однако есть и осторожная надежда: вирусные популяции и функциональные модули, общие для глубоких и поверхностных слоев осадка, потенциально могут стать источником для частичной реконструкции вирусных сообществ после нарушения. Употребление слова «потенциально» здесь является ключевым моментом — механизм существует, но его эффективность не проверена.
Авторы подчеркивают: полученные данные представляют собой жизненно важный предпромышленный базовый срез, без которого невозможно будет оценить экологические последствия добычи. На данный момент ни одна страна не начала коммерческое извлечение конкреций, но контракты на исследование уже действуют, а технологические цепочки тестируются. Это исследование фактически фиксирует состояние экосистемы до того, как в неё вступит тяжёлая техника — и предупреждает, что без такого среза оценить масштаб будущих потерь будет невозможно. Следующий шаг, по мнению учёных, заключается в выяснении того, как именно добыча повлияет на вирусы, их хозяев и экологические функции, которые они выполняют на дне Тихого океана.
Источники:Nature Communications1КитайГлубоководная добычаБактериофагиТихий океанВирусы17 минут назад
Источник