Na Grenlandii odkryto wirusy większe od bakterii, które mogą uratować nas przed katastrofą

Spis treści:

1. Megawirusy wkraczają do akcji. Co odkryto w arktycznym lodzie?
2. Wojna mikrobów na powierzchni lądolodu – dlaczego to ważne?
3. Nowe perspektywy badań. Co zmieniło się od czasu odkrycia?

Lądolód Grenlandii, drugi co do wielkości rezerwuar słodkiej wody na Ziemi, dotychczas postrzegany był jako surowa, abiotyczna pustynia. Ostatnie lata przyniosły jednak rewolucję w biologii polarnej, udowadniając, że te ekstremalne obszary tętnią mikroskopijnym życiem. Najbardziej spektakularnym tego dowodem jest zidentyfikowanie tam aktywnych gigantycznych wirusów, których niezwykłe właściwości biochemiczne mogą trzymać w ryzach procesy odpowiedzialne za gwałtowne podnoszenie się poziomu światowych oceanów.

Megawirusy wkraczają do akcji. Co odkryto w arktycznym lodzie?

Tradycyjnie wirusy postrzegane są jako skrajnie uproszczone cząstki zakaźne – zaledwie paski materiału genetycznego zamknięte w białkowym kapsydzie (czyli specjalnym płaszczu białkowym), niezdolne do samodzielnego metabolizmu. Gigantyczne wirusy (należące do typu Nucleocytoviricota) całkowicie burzą ten paradygmat. Osiągają rozmiary rzędu 2,5 mikrometra (dla porównania standardowy wirus, np. grypy, mierzy zaledwie od 20 do 200 nanometrów) i posiadają ogromny genom składający się z nawet 2,5 miliona par zasad. O odkryciu innych gigantycznych wirusów, tym razem w Japonii, pisaliśmy wcześniej w tym roku.

Analiza próbek pobranych z tzw. ciemnego lodu, czerwonego śniegu oraz kriokonitów (otworów ablacyjnych wypełnionych osadem) wykazała obecność specyficznych markerów genetycznych tych struktur. Kluczowym przełomem było jednak wyizolowanie z próbek cząsteczek mRNA. Obecność matrycowego kwasu rybonukleinowego stanowi bezpośredni, empiryczny dowód na to, że wirusy te są w tym środowisku żywe i wykazują aktywność transkrypcyjną. Posiadają one rzadką u wirusów zdolność do samodzielnej naprawy, replikacji oraz translacji własnego DNA, co stawia je biologicznie o krok bliżej organizmów komórkowych.

Wojna mikrobów na powierzchni lądolodu – dlaczego to ważne?

Zrozumienie znaczenia obecności megawirusów wymaga spojrzenia na proces określany jako biologiczne albedo. Przypomnijmy – albedo to pojęcie fizyczne, które określa, jaka część światła padającego na daną powierzchnię zostaje przez nią odbita. Im większa wartość albedo, tym więcej promieniowania powierzchnia odbija, a w efekcie słabiej się nagrzewa. Co roku wiosną na lądolodzie Grenlandii budzą się uśpione mikroalgi. Masowy zakwit tych pigmentowanych organizmów powoduje ciemnienie powierzchni lodu (tzw. zjawisko ciemnego lodu). Ciemna powłoka drastycznie obniża albedo lądolodu, czyli właśnie jego zdolność do odbijania promieniowania słonecznego. Zamiast odbijać światło, lód zaczyna absorbować energię termiczną, co skutkuje gwałtownym przyspieszeniem topnienia lodowca.

W tym wyjątkowym ekosystemie gigantyczne wirusy najprawdopodobniej pełnią rolę naturalnego regulatora populacji glonów. Poprzez infekowanie komórek eukariotycznych alg śnieżnych, wirusy doprowadzają do ich rozpadu, co hamuje niekontrolowane zakwity. Odkrycie to wskazuje, że topnienie lodu na Grenlandii nie jest determinowane wyłącznie czynnikami fizycznymi i meteorologicznymi, lecz zależy od niezwykle skomplikowanej równowagi troficznej wewnątrz mikrobiomu lodowcowego, w której gigantyczne wirusy są kluczowym drapieżnikiem.

Nowe perspektywy badań. Co zmieniło się od czasu odkrycia?

Odkąd w połowie 2024 roku opublikowano fundamentalne badania na łamach prestiżowego czasopisma „Microbiome”, zespoły biogeochemików i biologów polarnych zintensyfikowały prace terenowe oraz laboratoryjne. Współczesne podejście naukowe odchodzi od traktowania strefy polarnej jako jałowej, abiotycznej pustyni. Arktyka jest dziś postrzegana jako dynamiczne środowisko, w którym wirusy kontrolują obieg węgla i innych biogenów.

Najnowsze analizy koncentrują się na izolacji i hodowli specyficznych szczepów mikroalg w warunkach laboratoryjnych w celu dokładnego zmapowania mechanizmu infekcji. Naukowcy dążą do ustalenia, jak wysoka jest specyficzność żywicielska poszczególnych gatunków Nucleocytoviricota – czyli czy atakują one wyłącznie algi odpowiedzialne za spadek albedo, czy również in organizmy, jak grzyby nitkowate czy proste protisty. Zrozumienie tych zależności może w przyszłości pozwolić na prognozowanie stabilności lądolodu przy użyciu modeli matematycznych uwzględniających czynniki biologiczne, co dotychczas było całkowicie pomijane.

Źródła: Giant viral signatures unveiled on the Greenland ice sheet, Giant viruses found on Greenland ice sheet, Giant viruses discovered living in Greenland's dark ice and red snow, Giant Viruses Have Been Found On Greenland's Ice Sheet

Nasz ekspert

Łukasz Załuski

Od ponad 20 lat opowiada o świecie – jego historii, nauce i miejscach, do których warto wyruszyć z otwartą głową. Jest redaktorem naczelnym „National Geographic Polska” oraz National-Geographic.pl. Wcześniej kierował m.in. „Focusem”, „Focusem Historia” czy „Sekretami Nauki”, konsekwentnie rozwijając tematykę popularnonaukową i podróżniczą. Jest inicjatorem projektu pierwszej naukowej rekonstrukcji wizerunków władców z dynastii Jagiellonów. Po godzinach miłośnik gimnastyki sportowej, książek kryminalnych i europejskich stolic.