Вирусы-гиганты обнаружены в почве Масачусетса

Вирусы — самые маленькие и простые формы жизни на Земле. Они не имеют собственной клетки и питаются за счет других организмов. Но есть и исключения из этого правила. Некоторые вирусы настолько большие, что по размеру сравнимы с бактериями, а по сложности генома — с простейшими животными. Эти гигантские вирусы были открыты совсем недавно, и ученые до сих пор не знают, как они возникли и как влияют на экосистемы.


Одно из самых удивительных открытий в этой области было сделано в лесу Массачусетса, где исследователи нашли 16 новых видов гигантских вирусов, отличающихся необычными формами и структурами. Это первое обнаружение таких вирусов в наземной среде, что свидетельствует о их большом разнообразии и эволюционном значении.

Как было сделано открытие

Лес Массачусетса — не просто природный парк, а настоящая научная лаборатория. Здесь уже почти 30 лет проводятся эксперименты по исследованию влияния климатических изменений на почву и микроорганизмы, которые в ней живут. Ученые подогревают почву на несколько градусов выше нормы и измеряют, как это воздействует на ее химический состав, биологическую активность и углеродный баланс.

Группа ученых из Германии решила взять пробы почвы из этого леса и проанализировать их с помощью электронного микроскопа. Их целью было выделить бактерии из окружающей среды и понять, как меняются микробные сообщества под воздействием почвенного нагрева. Но к их удивлению, они обнаружили не только бактерии, но и гигантские вирусы, которые инфицируют эти бактерии.

Гигантские вирусы — особая группа вирусов, которые имеют очень большие размеры (более 2 микрометров) и сложные геномы (более 2,5 мегабаз). Для сравнения, обычные вирусы имеют размеры от 20 до 300 нанометров и геномы от нескольких тысяч до нескольких сотен тысяч пар оснований. Гигантские вирусы были открыты только в начале XXI века и до сих пор вызывают много споров среди ученых. Некоторые считают, что они представляют собой древнюю форму жизни, которая потеряла часть своих генов в процессе адаптации к паразитическому образу жизни. Другие полагают, что они возникли в результате горизонтального переноса генов между разными организмами.

Большинство известных гигантских вирусов обитают в водной среде, где они заражают одноклеточные организмы, такие как водоросли и амебы. Но новое исследование показало, что они могут быть найдены и в почве, где они атакуют бактерии. Ученые выделили 16 новых видов гигантских вирусов из семейства klosneuvirus и других членов mimiviridae. Эти вирусы имели различные формы и структуры, которые раньше не были зафиксированы. Например, некоторые из них имели длинные хвосты или щупальца, а другие — внутренние камеры или кольца.

Ученые предполагают, что эти необычные особенности могут служить для прикрепления к клеткам-хозяевам или для защиты от иммунной системы. Они также считают, что это далеко не все виды гигантских вирусов, которые существуют в почве, и что их число может быть в десятки раз больше. Для их обнаружения потребуются более совершенные методы анализа и секвенирования.

Странные не только размером

Среди новых видов гигантских вирусов, найденных в почве Массачусетса, есть несколько особенно интересных и необычных. Один из них имеет длинный хвост, похожий на хвост бактериофага — вируса, который заражает только бактерии. Этот хвост состоит из двух частей: тонкой трубки и широкого конуса. Ученые предполагают, что этот хвост служит для проникновения в клетку-хозяина и передачи генетического материала вируса.

Другой вирус имеет длинные трубки, выходящие со всех сторон, напоминающие греческую мифологическую фигуру Медузы. Подходяще, ученые назвали эту структуру «Горгоной», существом, которым были Медуза и ее две сестры. Эти трубки могут служить для прикрепления к клеткам-хозяевам или для защиты от иммунной системы. Этот вирус имеет ширину 410 нанометров и является одним из самых больших среди обнаруженных.

Еще один вирус имеет необычную внутреннюю структуру, состоящую из двух камер, разделенных перегородкой. В одной камере находится генетический материал вируса, а в другой — неизвестные белки. Ученые предполагают, что эти белки могут быть необходимы для сборки новых вирусных частиц или для регуляции генной экспрессии.

Открытие гигантских вирусов в почве имеет большое значение для понимания их роли в экологии и эволюции. Вирусы — самые распространенные и разнообразные биологические агенты на Земле, которые могут влиять на генетику, физиологию и поведение своих хозяев. Гигантские вирусы, благодаря своей сложности и размерам, могут оказывать еще большее воздействие на микробные сообщества и циклы элементов. Они также могут дать нам новые подсказки о происхождении жизни и ее разнообразии.