ویروسها نقشی حیاتی در شبکه غذایی اقیانوسها ایفا میکنند
«استیون ویلهلم»، استاد میکروبیولوژی، دانشگاه تنسی و «جاشوا ویتز»، استاد زیستشناسی، دانشگاه مریلند درباره چهره متفاوت ویروسها در اقیانوسها تحقیق کرده و این پژوهش در در وبسایت «کانورسیشن» منتشر شدهاست.
ویروس. این واژه تصاویری از بیماری و ترس از شیوعها را تداعی میکند. با این حال، در اقیانوسها همه ویروسها خبر بدی نیستند. برخی از آنها نقشی مفید و حتی حیاتی، در پایداری حیات دریایی ایفا میکنند.
در یک پژوهش جدید، یک تیم بینالمللی از دانشمندان رفتار ویروسهای دریایی را در یک نوار گسترده از آب غنی از اکسیژن، درست در زیر سطح اقیانوس اطلس، بررسی کردند.
نویسندگان این پژوهش در اینباره نوشتند: «آنچه در آنجا کشف کردیم و نقشی که در شبکه غذایی ایفا میکند، نشان میدهد ویروسهای دریایی را باید با نگاهی متفاوت نسبت به گذشته درنظر گرفت. ویروسها فوقالعاده کوچک هستند؛ معمولا قطر آنها بیش از چند ده نانومتر نیست، تقریبا صد برابر کوچکتر از یک باکتری و بیش از هزار برابر کوچکتر از پهنای یک تار مو. در واقع، ویروسها آنقدر کوچکاند که با میکروسکوپهای متداول قابل مشاهده نیستند.
دههها پیش، دانشمندان بر این باور بودند که ویروسهای دریایی نه فراوان هستند و نه از نظر بومشناختی اهمیت دارند، با وجود آنکه نقش ویروسها برای انسانها، گیاهان و جانوران به وضوح شناخته شده بود.
سپس، پیشرفتها در استفاده از میکروسکوپهای الکترونی عبوری (TEM) در اواخر دهه ۱۹۸۰ همهچیز را تغییر داد. دانشمندان توانستند آب دریا را با بزرگنمایی بسیار بالا بررسی کنند و اشیای ریز و دایرهای حاوی DNA را ببینند. اینها ویروس بودند و تعداد آنها به دهها میلیون در هر میلیلیتر آب میرسید؛ دهها هزار برابر بیشتر از آنچه پیشتر برآورد شده بود.»
نظریهای درباره اینکه ویروسها چگونه جهان دریایی را تغذیه میکنند
بیشتر ویروسهای دریایی سلولهای میکروارگانیسمها را آلوده میکنند؛ باکتریها و جلبکهایی که پایه شبکه غذایی اقیانوس را تشکیل میدهند و مسئول تولید حدود نیمی از اکسیژن تولیدشده در سیاره زمین هستند.
تا اواخر دهه ۱۹۹۰، دانشمندان دریافتند که فعالیت ویروسها احتمالا نقش مهمی در شکلدهی به چرخه کربن و مواد مغذی در سامانههای اقیانوسی دارد. ما در چارچوب آنچه «مدل میانبر ویروسی» نامیده میشود، فرض کردیم که ویروسهای دریایی سلولهای میکروارگانیسمها را میشکنند و کربن و مواد مغذی آنها را به درون آب آزاد میکنند.
این فرایند میتواند مقدار مواد مغذی را که به فیتوپلانکتونهای دریایی میرسد افزایش دهد. فیتوپلانکتونها غذای کریلها و ماهیها را فراهم میکنند و آنها نیز به نوبه خود خوراک جانداران بزرگتر دریایی در سراسر اقیانوسها میشوند. این امر میتواند به این معنا باشد که ویروسها برای شبکه غذایی ضروری هستند که یک صنعت عظیم جهانی شیلات و آبزیپروری را با تولید نزدیک به ۲۰۰ میلیون تُن متریک غذاهای دریایی به حرکت درمیآورد.
مشاهده ویروسها در حال فعالیت
در مطالعه جدیدی که در نشریه Nature Communications به رهبری زیستشناسان «نائومی گیلبرت» و «دنیل موراتوره» انجام شد، تیم بینالمللی ما مدل «میانبر ویروسی» را در عمل نشان داد.
این تیم نمونههایی را از نواری به ضخامت چند متر از اکسیژن برداشت که صدها مایل در سراسر اقیانوس اطلس نیمهگرمسیری گسترده شده است. در این منطقه، بخشی از دریای سارگاسو، سیانوباکتریهای تکسلولی موسوم به «پروکلروکوکوس» (Prochlorococcus) با حدود ۵۰ هزار تا بیش از ۱۰۰ هزار سلول در هر میلیلیتر آب دریا، بر فتوسنتز دریایی سلطه دارند. این پروکلروکوکوسها میتوانند توسط ویروسها آلوده شوند.
با توالییابی RNA کل اجتماع میکروبی تیم ما توانست بررسی کند که تقریبا همه ویروسها و میزبانهای آنها بهطور همزمان در تلاش برای انجام چه کاری هستند.
ما دریافتیم که نرخ عفونت ویروسی در این نوار غنی از اکسیژن اقیانوس، حدود چهار برابر بیشتر از سایر بخشهای اقیانوس اطراف است؛ یعنی جایی که سیانوباکتریها به آن سرعت تولیدمثل نمیکنند. همچنین مشاهده کردیم که ویروسها موجب عفونتهای گسترده در پروکلروکوکوس میشوند.
ویروسها به سلولها حمله میکردند و ماده آلی را آزاد میکردند؛ موادی که باکتریها آنها را جذب کرده و برای تغذیه رشد جدید خود استفاده میکردند. باکتریها کربن را از طریق تنفس مصرف کرده و نیتروژن را به صورت آمونیوم آزاد میکردند؛ و به نظر میرسد این نیتروژن موجب تحریک فتوسنتز و رشد سلولهای بیشتر پروکلروکوکوس شده است که در نتیجه تولید بیشتری را رقم زده و نوار اکسیژنی را ایجاد کرده است.
عفونت ویروسی تأثیری در مقیاس کل اکوسیستم داشت.
اهمیت درک جهان میکروسکوپی
ویروسها میتوانند اثرات حاد، مزمن و فاجعهبار بر سلامت انسان و حیوان داشته باشند. اما این پژوهش جدید که با یک ماموریت اکتشافی در اقیانوس آزاد و با حمایت بنیاد ملی علوم انجام شد، به مجموعه رو به رشدی از مطالعات میافزاید که نشان میدهند ویروسها بازیگران مرکزی در نحوه عملکرد اکوسیستمها هستند؛ از جمله از طریق ایفای نقش در ذخیره کربن در اعماق اقیانوسها.
ما روی سیارهای در حال تغییر زندگی میکنیم. پایش و واکنش به تغییرات محیطی مستلزم درک میکروبها و سازوکارهایی است که فرایندهای جهانی را هدایت میکنند.
این پژوهش جدید یادآور آن است که کاوش بیشتر در جهان میکروسکوپی تا چه اندازه اهمیت دارد؛ از جمله زندگی ویروسهایی که سرنوشت میکروبها و چگونگی کارکرد سیستم زمین را شکل میدهند.
انتهای پیام/