Вирусы в океане помогают создавать подводные зоны, богатые кислородом

В лаборатории исследовательского судна Atlantic Explorer учёные собирают образцы из поверхностных вод для измерения биологического разнообразия и функций. Слева направо: постдок Даниэль Мураторе, доцент микробиологии Гэри ЛеКлер, аспиранты Хелена Паунд и Наоми Гилберт. Автор: Университет Теннесси.

Новое междисциплинарное исследование, проведённое под руководством Университета Теннесси в Ноксвилле и Университета Мэриленда, показывает, что вирусная инфекция сине-зелёных водорослей (цианобактерий) в океане стимулирует продуктивность экосистемы и способствует формированию богатой кислородом полосы в толще воды.

«На самом деле мы живём на микробной планете, и вирусы — часть этого процесса, — сказал Стивен Вильгельм, профессор кафедры микробиологии UT и один из старших авторов исследования. — Иногда их активность связана со стимулированием роста и производства не меньше, чем с болезнями».

Вильгельм был главным научным сотрудником в исследовательском рейсе Национального научного фонда в Саргассово море, результаты которого легли в основу статьи, опубликованной в журнале Nature Communications. В команду, помимо четырёх сотрудников и трёх студентов UT, вошли исследователи из Технологического института Джорджии, Университета штата Огайо, Техниона (Израиль) и Университета Мэриленда.

Работая на борту судна Atlantic Explorer в октябре 2019 года, учёные провели круглосуточное РНК-секвенирование микробиологических проб в рамках долгосрочного проекта Bermuda Atlantic Time-series Study, который почти четыре десятилетия собирает физические, биологические и химические данные об океане.

Новое исследование показывает, как заражение вирусом цианобактерии Prochlorococcus высвобождает питательные вещества, стимулирующие рост микробов, что способствует повышению уровня кислорода на десятки метров ниже поверхности.

«Наблюдения позволяют предположить, что эта многометровая лента оксигенированной воды, существующая на глубине 50 метров в течение нескольких месяцев в году, по крайней мере частично обусловлена активностью вирусов», — сказал Вильгельм.

В статье показана прямая связь между двумя основными принципами океанографических процессов: «вирусным шунтом», который Вильгельм и Кёртис Саттл впервые описали в 1999 году, и микробной петлёй в пищевой сети океана.

«Анализируя крупномасштабные данные о клеточной и вирусной активности в течение суточных циклов, включая статус заражения и количество вирусов, инфицирующих цианобактерии, мы смогли выявить влияние вирусных инфекций на уровне всей системы, — сказал профессор биологии Джошуа С. Вайц из Университета Мэриленда. — Вирусная инфекция, по-видимому, усиливает рециркуляцию углерода и питательных веществ другими микробами, стимулируя продуктивность и проливая новый свет на исторические тенденции, указывающие на связь между вирусной активностью и функционированием экосистемы ниже поверхности».

РНК-секвенирование и дополнительные анализы были выполнены в Университете Теннесси.

Больше информации: Naomi E. Gilbert et al, Seasonal enhancement of the viral shunt catalyzes a subsurface oxygen maximum in the Sargasso Sea, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-67002-1

Источник: University of Tennessee at Knoxville