Вирусы в океане: неожиданное оружие против климатического кризиса

Ученые вооружились гигантским каталогом, содержащим сотни тысяч ДНК и РНК морских вирусов. Их цель была амбициозной: выявить именно те вирусы, которые могут помочь улавливать углекислый газ или, например, предотвратить выброс метана из тающей вечной мерзлоты. Охота за генетическими ключами началась.

Сопоставив данные секвенирования с передовыми методами анализа, команда смогла оценить геномы этих подводных обитателей и нанести на карту гены, ответственные за микробный метаболизм. В результате им удалось выделить 340 океанических метаболических путей, связанных с переработкой углерода. И вот что поразительно: 128 из этих путей были найдены... в геномах вирусов. Да-да, тех самых вирусов.

Проанализировав этот массив, исследователи поняли, какие именно вирусы дирижируют углеродным метаболизмом. И у них родилась смелая идея: а что, если мы сами «настроим» океанский микробиом, подселив в него нужные вирусы, чтобы усилить поглощение углерода?

«Вирусы — это мощные регуляторы, они могут как включить, так и выключить активность микробов в экосистеме, — объясняет соавтор исследования Мэтью Салливан. — Наше моделирование позволяет увидеть, какие вирусы влияют на самые важные метаболические пути. Это и есть точка приложения силы».

Неожиданные инженеры: как вирусы могут спасать климат

«Океан — гигантский щит, поглощающий углерод и смягчающий последствия изменений климата, — говорит Салливан. — Но ключевые игроки в этом процессе — микробы, которые превращают растворенный CO2 в органические формы. И теперь мы видим, что вирусы целенаправленно атакуют самые важные звенья в этой цепи. По сути, у нас появляется рычаг: мы можем с помощью вирусов перенастроить океанский микробиом, превратив его в супер-поглотитель углерода и выиграв для человечества драгоценное время». Поразительно, не правда ли?

Считается, что механизм работает так: зараженные вирусом микробные клетки, перерабатывающие углерод, слипаются в крупные липкие хлопья. Эти хлопья становятся слишком тяжелыми и медленно опускаются на дно, унося углерод с собой в глубоководное хранилище. Чтобы найти среди тысяч кандидатов именно тех вирусов, которых стоит «принять на работу», исследователи разработали специальный аналитический инструмент. Ведь важно культивировать в лаборатории не всех подряд, а лишь самых перспективных «геоинженеров».

Салливан рассказал и о другом фронте работ — вечной мерзлоте на севере Швеции. Там микробы, выделяющие парниковые газы при оттаивании, сами становятся и причиной, и жертвой изменений климата. Ученые уже пробуют применить там вирусные инструменты, чтобы стабилизировать эту хрупкую экосистему.

Такое моделирование помогает не только увидеть пользу, но и предсказать возможные неожиданные последствия вмешательства. Кстати, лаборатория Салливана извлекает уроки из океана и пробует применять похожие принципы в медицине: для помощи в восстановлении после травм спинного мозга, улучшения здоровья младенцев и борьбы с инфекциями. Получается, что понимание тайн морских вирусов может однажды помочь и нашему собственному телу.