Γιγάντιοι ιοί κατοικούν σε στρώματα πάγου της Γροιλανδίας

Γιγάντιοι ιοί που ανακαλύφθηκαν στο στρώμα πάγου της Γροιλανδίας θα μπορούσαν να μειώσουν το λιώσιμο των πάγων.

Τα φύκια μαυρίζουν τον πάγο. Όταν συμβεί αυτό, ο πάγος αντανακλά λιγότερο ηλιακό φως και λιώνει πιο γρήγορα. Αρκετές περιοχές στη Γροιλανδία καλύπτονται από μαύρα φύκια.Από: Laura Perin

Κάθε άνοιξη, όταν ο ήλιος ανατέλλει στην Αρκτική μετά από μήνες σκότους, η ζωή επιστρέφει. Οι πολικές αρκούδες ξεπροβάλλουν από τα χειμωνιάτικα λημέρια τους, το αρκτικό γλαρόνι πετάει πίσω από το μακρύ ταξίδι τους νότια και τα μόσχο βόδια βαδίζουν βόρεια.

Όμως τα ζώα δεν είναι η μόνη ζωή που ξαναξυπνά ο ανοιξιάτικος ήλιος. Τα φύκια που βρίσκονται σε αδράνεια στον πάγο αρχίζουν να ανθίζουν την άνοιξη, μαυρίζοντας μεγάλες περιοχές του πάγου.

Όταν ο πάγος μαυρίζει, η ικανότητά του να αντανακλά τον ήλιο μειώνεται και αυτό επιταχύνει το λιώσιμο του πάγου. Η αυξημένη τήξη επιδεινώνει την υπερθέρμανση του πλανήτη.

Αλλά οι ερευνητές μπορεί να έχουν βρει έναν τρόπο να ελέγξουν την ανάπτυξη των φυκών του χιονιού - και ίσως μακροπρόθεσμα να μειώσουν μέρος του πάγου από το λιώσιμο. Ζώντας στον πάγο δίπλα στα φύκια, η  Laura Perini από το Τμήμα Περιβαλλοντικής Επιστήμης του Πανεπιστημίου Aarhus και οι συνάδελφοί της βρήκαν γιγάντιους ιούς. Τα ευρήματά τους δημοσιεύονται στο περιοδικό Microbiome.

Υποψιάζεται ότι οι ιοί τρέφονται με τα φύκια του χιονιού και θα μπορούσαν να λειτουργήσουν ως φυσικός μηχανισμός ελέγχου των ανθέων των φυκιών.

«Δεν γνωρίζουμε πολλά για τους ιούς, αλλά νομίζω ότι θα μπορούσαν να είναι χρήσιμοι ως τρόπος ανακούφισης της τήξης των πάγων που προκαλείται από την άνθηση των φυκιών. Το πόσο συγκεκριμένα είναι και πόσο αποτελεσματικά θα ήταν, δεν γνωρίζουμε ακόμα. Αλλά εξερευνώντας τα περαιτέρω, ελπίζουμε να απαντήσουμε σε μερικές από αυτές τις ερωτήσεις», λέει.

Μεγαλύτερα από βακτήρια

Οι ιοί είναι συνήθως πολύ μικρότεροι από τα βακτήρια. Οι κανονικοί ιοί έχουν μέγεθος 20-200 νανόμετρα, ενώ ένα τυπικό βακτήριο είναι 2-3 μικρόμετρα. Με άλλα λόγια, ένας φυσιολογικός ιός είναι περίπου 1.000 φορές μικρότερος από ένα βακτήριο.

Ωστόσο, αυτό δεν συμβαίνει με τους γιγάντιους ιούς. Οι γιγάντιοι ιοί μεγαλώνουν σε μέγεθος 2,5 μικρομέτρων. Αυτό είναι μεγαλύτερο από τα περισσότερα βακτήρια.

Αλλά οι γιγάντιοι ιοί δεν είναι μόνο μεγαλύτεροι σε μέγεθος. Το γονιδίωμά τους είναι πολύ μεγαλύτερο από τους κανονικούς ιούς. Οι βακτηριοφάγοι - βακτήρια που μολύνουν ιούς - έχουν από 100.000 έως 200.000 γράμματα στο γονιδίωμά τους. Οι γιγάντιοι ιοί έχουν περίπου 2.500.000.

Γιγάντιοι ιοί βρέθηκαν στο στρώμα πάγου της Γροιλανδίας.Μέρος του στρώματος πάγου της Γροιλανδίας με μαυρισμένο πάγο που προκαλείται από φύκια. Από: Shunan Feng.

Δεν βρέθηκε ποτέ πριν στον πάγο.

Οι γιγάντιοι ιοί ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά το 1981, όταν οι ερευνητές τους βρήκαν στον ωκεανό. Αυτοί οι ιοί ειδικεύονταν στη μόλυνση των πράσινων φυκιών στη θάλασσα. Αργότερα, γιγάντιοι ιοί βρέθηκαν στο χώμα στην ξηρά και ακόμη και στον άνθρωπο.

Αλλά είναι η πρώτη φορά που έχουν βρεθεί γιγάντιοι ιοί να ζουν στην επιφάνεια του πάγου και του χιονιού όπου κυριαρχούν τα μικροφύκη, εξηγεί η Perini.

«Αναλύσαμε δείγματα από σκοτεινό πάγο, κόκκινο χιόνι και τρύπες τήξης (κρυοκονίτης). Τόσο στον σκοτεινό πάγο όσο και στο κόκκινο χιόνι βρήκαμε υπογραφές ενεργών γιγάντιων ιών. Και αυτή είναι η πρώτη φορά που έχουν βρεθεί σε επιφανειακό πάγο και χιόνι που περιέχουν μεγάλη αφθονία χρωματιστών μικροφυκών», λέει.

Πριν από μερικά χρόνια όλοι πίστευαν ότι αυτό το μέρος του κόσμου ήταν άγονο και χωρίς ζωή. Αλλά σήμερα γνωρίζουμε ότι αρκετοί μικροοργανισμοί ζουν εκεί-συμπεριλαμβανομένων των γιγάντιων ιών.

«Υπάρχει ένα ολόκληρο οικοσύστημα που περιβάλλει τα φύκια. Εκτός από βακτήρια, νηματοειδείς μύκητες και ζυμομύκητες, υπάρχουν πρωτίστες που τρώνε τα φύκια, διάφορα είδη μυκήτων που τα παρασιτούν και οι γιγάντιοι ιοί που βρήκαμε να τους μολύνουν. Για να κατανοήσουμε τους βιολογικούς ελέγχους που δρουν στις ανθίσεις των φυκιών, πρέπει να μελετήσουμε αυτές τις τρεις τελευταίες ομάδες», συνεχίζει η Perini.

Παρόλο που οι ιοί είναι γιγάντιοι, δεν φαίνονται με γυμνό μάτι. Η Perini δεν τα έχει δει ακόμη ούτε με μικροσκόπιο φωτός. Ελπίζει όμως να το κάνει στο μέλλον.

«Ο τρόπος που ανακαλύψαμε τους ιούς ήταν αναλύοντας όλο το DNA στα δείγματα που πήραμε. Κοσκινίζοντας αυτό το τεράστιο σύνολο δεδομένων αναζητώντας συγκεκριμένα γονίδια δεικτών, βρήκαμε αλληλουχίες που έχουν μεγάλη ομοιότητα με γνωστούς γιγάντιους ιούς», εξηγεί.

Για να βεβαιωθεί ότι το DNA του ιού δεν προέρχεται από μακροχρόνιους νεκρούς μικροοργανισμούς, αλλά από ζωντανούς και ενεργούς ιούς, η ομάδα εξήγαγε επίσης όλο το mRNA από το δείγμα.

Όταν ενεργοποιούνται οι αλληλουχίες του DNA που σχηματίζουν γονίδια, μεταγράφονται σε μονόκλωνα κομμάτια που ονομάζονται mRNA. Αυτά τα κομμάτια λειτουργούν ως συνταγές για την κατασκευή των πρωτεϊνών που χρειάζεται ο ιός. Εάν υπάρχουν, ο ιός είναι ζωντανός.

«Στο συνολικό mRNA που προσδιορίστηκε η αλληλουχία από τα δείγματα, βρήκαμε τους ίδιους δείκτες όπως στο συνολικό DNA, επομένως γνωρίζουμε ότι έχουν μεταγραφεί. Σημαίνει ότι οι ιοί είναι ζωντανοί και ενεργοί στον πάγο», λέει η Perini.

Γιγάντιοι ιοί βρέθηκαν στο στρώμα πάγου της Γροιλανδίας

Ένα από τα δείγματα στα οποία η Laura Perini βρήκε γιγάντιους ιούς. Με την πρώτη ματιά μοιάζει με βρώμικο νερό, αλλά η σακούλα είναι γεμάτη μικροοργανισμούς, ένας από αυτούς είναι τα παγοφύκη που σκουραίνουν τον πάγο. Από Laura Perini.

DNA και RNA σε ιούς.

Στο κέντρο των γιγάντιων ιών βρίσκεται ένα σύμπλεγμα DNA. Αυτό το DNA περιέχει όλες τις γενετικές πληροφορίες ή τις συνταγές που απαιτούνται για τη δημιουργία πρωτεϊνών - των χημικών ενώσεων που κάνουν το μεγαλύτερο μέρος της εργασίας στον ιό.

Αλλά για να χρησιμοποιήσει αυτές τις συνταγές, ο ιός πρέπει να τις μεταγράψει από δίκλωνο DNA σε μονόκλωνο mRNA.

Οι κανονικοί ιοί δεν μπορούν να το κάνουν αυτό. Αντίθετα, έχουν κλώνους RNA που επιπλέουν στο κύτταρο που περιμένουν να ενεργοποιηθούν όταν ο ιός μολύνει έναν οργανισμό και καταλαμβάνει τις κυτταρικές εγκαταστάσεις παραγωγής του.

Οι γιγάντιοι ιοί μπορούν να το κάνουν μόνοι τους, γεγονός που τους κάνει πολύ διαφορετικούς από τους κανονικούς ιούς.

Ενώ το DNA από νεκρούς ιούς μπορεί να βρεθεί σε δείγματα, το mRNA διασπάται πολύ πιο γρήγορα. Το mRNA είναι επομένως ένας σημαντικός δείκτης ιικής δραστηριότητας. Με άλλα λόγια, οι συνταγές mRNA ορισμένων πρωτεϊνών δείχνουν ότι οι ιοί είναι ζωντανοί και κλωτσιές.

Δεν είμαι σίγουρος πώς ακριβώς λειτουργούν

Επειδή οι γιγάντιοι ιοί είναι μια σχετικά νέα ανακάλυψη, δεν είναι γνωστά πολλά γι' αυτούς. Σε αντίθεση με τους περισσότερους άλλους ιούς, έχουν πολλά ενεργά γονίδια που τους επιτρέπουν να επιδιορθώνουν, να αντιγράφουν, να μεταγράφουν και να μεταφράζουν το DNA.

Αλλά γιατί συμβαίνει αυτό και σε τι ακριβώς το χρησιμοποιούν δεν είναι γνωστό.

«Ότι φιλοξενεί τους γιγάντιους ιούς που μολύνουν, δεν μπορούμε να το συνδέσουμε ακριβώς. Μερικά από αυτά μπορεί να μολύνουν πρωτίστες ενώ άλλα επιτίθενται στα φύκια του χιονιού. Απλώς δεν μπορούμε να είμαστε σίγουροι ακόμα», λέει η Perini.

Εργάζεται σκληρά για να ανακαλύψει περισσότερα για τους γιγάντιους ιούς και έχει περισσότερες έρευνες που θα κυκλοφορήσουν σύντομα.

«Συνεχίζουμε να μελετάμε τους γιγάντιους ιούς για να μάθουμε περισσότερα για τις αλληλεπιδράσεις τους και ποιος ακριβώς είναι ο ρόλος τους στο οικοσύστημα. Αργότερα αυτό το έτος θα κυκλοφορήσουμε μια άλλη επιστημονική μελέτη με μερικές περισσότερες πληροφορίες για γιγάντιους ιούς που μολύνουν καλλιεργημένα μικροφύκη που ευδοκιμούν στον επιφανειακό πάγο του Φύλλου Πάγου της Γροιλανδίας», καταλήγει.

Γεωδίφης με πληροφορίες από  Microbiome 

Laura Perini et al, Giant viral signatures on the Greenland ice sheet, Microbiome (2024). DOI: 10.1186/s40168-024-01796-y

http://geologyscience.konfidenciale.com/giant-viruses-discovered-on-greenland-ice-sheet-could-reduce-ice-melt/