Naukowcy badający lodowce na Wyżynie Tybetańskiej znaleźli wirusy mające prawie 15 tys. lat. Większość z nich różni się od wirusów skatalogowanych do tej pory. Odkrycia te mogą pomóc naukowcom zrozumieć, w jaki sposób wirusy ewoluowały na przestrzeni wieków.
Naukowcy z Ohio State University przeanalizowali rdzenie lodowe pobrane w 2015 roku z lodowca Guliya znajdującego się w zachodnich Chinach. Rdzenie te zawierają warstwy lodu, które przez wieki stopniowo narastały, zatrzymując w swoich lodowych objęciach wszystko, co znajdowało się w atmosferze wokół nich – drobiny pyłu, pyłki roślin czy różnorakie mikroorganizmy. Warstwy te są swoistą kapsułą czasu zawierającą wskazówki dotyczące warunków, jakie panowały przed wiekami. Naukowcy wykorzystują je do lepszego zrozumienia zmian klimatycznych, ewolucji drobnoustrojów i wirusów na przestrzeni dziejów.
Zmiany klimatyczne sprawiają, że rozległe obszary wieloletniej zmarzliny topią się, odsłaniając cenne okazy z zamierzchłej przeszłości. W ostatnich latach znaleziono wiele doskonale zachowanych zwierząt z epoki lodowej, m.in. mamuty, nosorożce włochate, źrebaki, lwy jaskiniowe czy wilki. Można przypuszczać, że w najbliższej przyszłości, w miarę postępowania procesu topnienia, podobnych okazów będzie coraz więcej. Ale zmarzlina ujawnia także organizmy, których nie zobaczymy gołym okiem. Mowa tu o pradawnych drobnoustrojach.
Konsekwencje tego zjawiska nie są jeszcze w pełni znane, a postępujące topnienie stawia przed badaczami wiele pytań, między innymi o to, czy uwięzione w wieloletniej zmarzlinie mikroorganizmy mogą „obudzić się” po tysiącach lat. Zmarzlina zajmuje ogromne powierzchnie, a jej składniki różnią się od siebie, w zależności od umiejscowienia na mapie świata. Z powodu coraz szybszego topnienia lodowców wyzwaniem dla naukowców jest odkrycie i zidentyfikowanie mikrobów, bakterii i wirusów, które mogą się w nich znaleźć.
„Topienie nie tylko doprowadzi do utraty tego swoistego archiwum starożytnych drobnoustrojów i wirusów, ale także uwolni je do środowiska w przyszłości” – napisali naukowcy w nowej publikacji, która ukazała się w czasopiśmie „Microbiome” (DOI: 10.1186/s40168-021-01106-w). W ramach tych badań naukowcy przeanalizowali lodowe rdzenie zebrane w 2015 roku na Wyżynie Tybetańskiej. W próbkach uczeni byli w stanie zidentyfikować dziesiątki nieznany dotąd nauce wirusów, które mają 15 tys. lat.
- Te lodowce powstawały stopniowo, a wraz z pyłem i innymi składnikami, również wiele wirusów zostało zgromadzonych w tym lodzie – powiedział Zhi-Ping Zhong z Ohio State University, główny autor badania. - Lodowce w zachodnich Chinach nie są dobrze zbadane. Naszym celem jest ich analiza i wykorzystanie tych informacji do uzyskania wglądu w przeszłe środowiska. A wirusy są częścią tych środowisk – dodał.
Naukowcy stosując połączenie tradycyjnych i nowatorskich technik datowania rdzeni lodowych ustalili, że lód miał prawie 15 tys. lat. W lodzie znaleźli materiał genetyczny 33 wirusów. Cztery z nich zostały już wcześniej zidentyfikowane przez społeczność naukową. Ale reszta to nieznane dotychczas wirusy. Co więcej, gdy badacze rozmrozili próbki, około połowa z nich zaczęła wykazywać oznaki aktywności.
- Są to wirusy, które rozwijały się w ekstremalnych środowiskach – powiedział Matthew Sullivan, współautor badania. - Wirusy te mają sygnatury genów, które pomagają im infekować komórki w zimnych środowiskach. Te sygnatury pokazują, jak wirus jest w stanie przetrwać w ekstremalnych warunkach – dodał.
Na potrzeby tego badania naukowcy stworzyli nową, ultraczystą metodę analizy drobnoustrojów i wirusów znajdywanych w lodzie bez zanieczyszczania próbek. - Metoda opracowana przez Zhi-Pinga odkażania rdzeni i badania drobnoustrojów i wirusów w lodzie może pomóc nam w poszukiwaniu sekwencji genetycznych w innych ekstremalnych, lodowych środowiskach - na Marsie, na Księżycu czy na pustyni Atacama – przyznał Sullivan.
Porównania z bazami danych pokazały, że cztery wcześniej zidentyfikowane wirusy, to bakteriofagi, które zazwyczaj infekują bakterie. Po analizie reszty nieznanych wirusów uczeni doszli do wniosku, że są to wirusy pochodzące prawdopodobnie z siedlisk roślinnych lub glebowych, a nie od zwierząt czy ludzi i prawdopodobnie ułatwiały pozyskiwanie składników odżywczych swoim gospodarzom. Naukowcy odkryli też, że wirusy w badanym materiale występują w stężeniach znacznie niższych niż te, które występują w oceanach lub glebie.
Badanie wirusów uwalnianych przez zmarzlinę to stosunkowo nowa dziedzina, ale to nie pierwsze tego typu znaleziska. Wraz z postępującymi zmianami klimatu podobne badania stają się coraz ważniejsze.
- Niewiele wiemy o wirusach i drobnoustrojach w tych ekstremalnych środowiskach oraz o tym, co tak naprawdę tam jest – powiedział Lonnie Thompson, współautor badań. - Dokumentacja i zrozumienie tego jest niezwykle ważne. Dzięki temu możemy poznać, jak bakterie i wirusy reagują na zmiany klimatu? Co się dzieje, gdy przechodzimy z epoki lodowcowej do ciepłego okresu, jak teraz? - dodał.
Źródło: Ohio State University, fot. Graham Beards/Wikimedia Commons/CC BY-SA 3.0. Na zdjęciu bakteriofagi atakujące bakterie.
