Кто на самом деле правит океаном? Ученые нашли 230 гигантских вирусов, которые контролируют кислород, которым мы дышим
Что приходит вам на ум при слове «вирус»? Скорее всего, крошечная, едва живая частица, причина простуды или чего похуже. Мы привыкли думать о вирусах как о примитивных генетических пиратах. Но что, если я скажу вам, что в глубинах океана обитают вирусы настолько огромные, что их можно разглядеть в обычный микроскоп? Вирусы, чей геном по сложности соперничает с бактериями. А самое поразительное — они не просто убивают своих жертв, а взламывают и модифицируют самые основы жизни, включая фотосинтез.
Недавнее исследование ученых из Университета Майами — это не просто очередная научная статья. Это скорее взгляд в замочную скважину, за которой открывается целый неизведанный мир, где вирусы выступают в роли тайных архитекторов морских экосистем.
А вирус ли это вообще?
Давайте сразу проясним: когда ученые говорят «гигантский вирус», они не преувеличивают. Если обычный вирус гриппа — это легковой автомобиль, то гигантский вирус — это многотонный грузовик. Их геномы содержат сотни, а иногда и тысячи генов, в отличие от десятка-другого у их «младших братьев». Эта сложность настолько размывает границу между живым и неживым, что заставляет биологов пересматривать само определение жизни.
Именно из-за своих размеров и сложности эти гиганты долгое время ускользали от внимания науки. Стандартные методы фильтрации, предназначенные для отлова крошечных вирусов, просто отсеивали их как «бактериальный шум». Они прятались у всех на виду.
Цифровые сети для ловли титанов
Как же поймать то, что не проходит через стандартные сита? Ответ пришел из мира больших данных. Представьте, что вы зачерпнули ведро воды из океана. В этой воде — генетический суп из триллионов организмов: бактерий, водорослей, простейших и, конечно, вирусов. Разделить их физически почти невозможно. Но можно секвенировать — то есть прочитать — всю ДНК в этом «супе» разом. Этот метод называется метагеномика.
Проблема в том, что на выходе получается хаос из миллиардов генетических фрагментов. Найти в этой мешанине цельный геном гигантского вируса — все равно что собрать один конкретный пазл из перемешанной кучи тысяч разных пазлов.
Именно для этой титанической задачи команда под руководством Бенджамина Минча и Мохаммада Монируззамана создала специальный «цифровой невод» — программный инструмент BEREN. Используя мощности суперкомпьютера Pegasus, эта программа просеивала гигантские массивы общедоступных океанических данных, выискивая уникальные генетические подписи гигантских вирусов. Результат ошеломил: 230 совершенно новых видов и более 500 ранее неизвестных науке белков. Это как открыть на карте мира новый континент.
Не просто убийцы, а хитрые инженеры
И вот здесь начинается самое интересное. Анализ найденных геномов показал нечто из ряда вон выходящее. В ДНК этих вирусов обнаружились гены, отвечающие за клеточные функции, которые, как считалось, вирусам совершенно не свойственны. Самый яркий пример — гены фотосинтеза.
Позвольте объяснить, насколько это странно. Вирус — это паразит, он использует ресурсы клетки-хозяина. Обнаружить у него гены фотосинтеза — это как если бы грабитель, вломившись в банк, принес с собой не только мешки для денег, но и чертежи для модернизации банковского хранилища.
Что это означает? Похоже, эти вирусы не просто захватывают одноклеточные водоросли (фитопланктон). Во время заражения они активно вмешиваются в их метаболизм. Возможно, они «форсируют» процесс фотосинтеза, заставляя клетку производить больше энергии и ресурсов, которые вирус затем использует для сборки своих многочисленных копий. Они не просто убивают — они превращают клетку в сверэффективную фабрику по производству самих себя.
От цветения водорослей до биотехнологий будущего
Эта фундаментальная наука имеет вполне осязаемые последствия. Фитопланктон, главная мишень гигантских вирусов, — это основа всей океанской пищевой цепи. Он производит около половины кислорода, которым мы дышим. Контролируя численность фитопланктона, эти вирусы, по сути, держат руку на пульсе всей планеты.
Иногда баланс нарушается. Резкая гибель огромной массы водорослей под действием вирусной инфекции может быть одним из триггеров «красных приливов» — вредоносного цветения воды, которое губит рыбу и представляет опасность для здоровья человека. Понимание того, какой вирус за это отвечает и когда он активизируется, может дать властям мощный инструмент для прогнозирования и смягчения последствий таких экологических катастроф.
Более того, каждый из 530 новых белков, найденных в вирусных геномах, — это потенциальный инструмент для биотехнологий. Это могут быть уникальные ферменты с новыми, невиданными свойствами, которые пригодятся в медицине, промышленности или для очистки окружающей среды.
Это исследование — яркое напоминание о том, как мало мы все еще знаем о мире, в котором живем. Под поверхностью океанских волн скрывается невидимая империя, управляемая гигантскими, невероятно сложными вирусами. Они не зло и не добро — они фундаментальная часть жизни на Земле, ее невидимые инженеры и регуляторы. И благодаря таким инструментам, как BEREN, мы только начинаем читать их тайные предписания.
