Віруси-ціанофаги забороняють ціанобактеріям поглинати вуглекислий газ.
Вважається, що колись кисень з'явився на Землі завдяки морським ціанобактеріям - давним-давно вони навчилися фотосинтезу і почали за допомогою сонячного світла запасати енергію і витрачати її на синтез вуглеводів з вуглекислого газу, натомість виділяючи О2.
Зараз ціанобактерії та інші мікроскопічні фотосинтетики, що живуть у Світовому океані, «з'їдають» половину всього СО2 з атмосфери; оскільки вуглекислий газ вважається одним з головних парникових газів, роль океанічних мікробів у формуванні земного клімату важко переоцінити.
Однак ціанобактерії, як і будь-які бактерії, часто стають жертвами вірусів-ціанофагів. Віруси, потрапляючи в клітку, використовують її ресурси для власного розмноження, для того, щоб створити якомога більше нових вірусних частинок. Можна припустити, що з вірусом всередині ціанобактеріям стає не до фотосинтезу.
Дослідники з Ворікського університету вирішили детальніше дізнатися, як вірусне зараження позначається на фотосинтетичних здібностях ціанобактерій Synechococcus - одних з найчисельніших мікробів-фотосинтетиків. Девід Скенлан (David J. Scanlan) і його колеги додавали до культури Synechococcus ціанофагів, виловлених (точніше, виділених) з води Червоного моря і протоки Ла-Манш.
Як джерело СО2 для бактерій використовували гідрокарбонат натрію, який легко розпадається з утворенням вуглекислого газу; вуглець у гідрокарбонаті був радіоактивним, щоб можна було стежити за поглинанням СО2 ціанобактеріями.
У статті в Current Biology автори пишуть, що через лише кілька годин після зараження фіксація вуглекислого газу в бактеріальній культурі сповільнювалася: ті Synechococcus, яким дісталися ціанофаги з Червоного моря, поглинали СО2 в 4,8 разів повільніше, а ті, яким дісталися ціанофаги з Ла-Маншу - в 2,3 рази повільніше в порівнянні зі «здоровими» клітинами.
При цьому віруси відключали зовсім не весь фотосинтез, а лише його пізні стадії. Як відомо, фотосинтетичні реакції діляться на два етапи: на першому, або світловому, енергія сонячного світла вловлюється спеціальними білковими комплексами і запасається у вигляді енергетичних молекул АТФ (і тут же утворюється кисень); на другому, або темновому, етапі відбувається перетворення вуглекислого газу на глюкозу, на що і йде запасний у вигляді АТФ енергія.
Віруси відключають саме стадію фіксації СО2, що зрозуміло - вони залежать від внутрішньоклітинних запасів енергії і тому намагаються зберегти їх для себе, для власного розмноження.
Наскільки сильно подібні ціанофаги можуть вплинути на динаміку вуглекислого газу? За оцінками дослідників, через віруси в атмосфері можуть залишатися непоглиненими від 20 млн до 5,39 млрд тонн вуглецю, де верхня цифра (5,39 млрд тонн) - це 10% всього вуглецю, який фіксується (тобто перетворюється на засвоювані вуглеводи) Світовим океаном, і 5% взагалі всього вуглецю, що фіксується всіма екосистемами Землі.
Можливо, парниковий ефект вдалося б сильно послабити, якби ми допомогли ціанобактеріям якось позбутися їх ціанофагів. Але для того, щоб точно визначити ступінь шкідництва вірусів і зрозуміти, чи варто звільняти від них бактерій, потрібно спочатку дізнатися, наскільки взагалі бактерії від них страждають. А тут розкид цифр дуже великий: за різними оцінками, частка заражених ціанобактерій становить від 1% до 60%.
З іншого боку, вищеописані експерименти ставили в лабораторних умовах. В океані ж, в умовах природної екосистеми з безліччю інших ціанобактерій та інших ціанофагів, ситуація з вірусним впливом на фіксацію вуглекислого газу може виглядати інакше.
За матеріалами Science.