Гигантские вирусы — не просто случайные обитатели океана. Они влияют на жизнь микроскопических водорослей, амеб и жгутиконосцев, которые составляют основу морских пищевых цепочек. Когда эти одноклеточные организмы погибают из-за вирусов, это может спровоцировать опасные явления, например, цветение токсичных водорослей.

Ученые из Университета Майами решили разобраться, какие вирусы скрываются в воде и как они работают. Они проанализировали огромные массивы генетических данных и нашли 230 новых гигантских вирусов, о которых раньше никто не знал. В их ДНК обнаружили 530 неизвестных белков, включая девять, связанных с фотосинтезом. Это значит, что вирусы могут управлять метаболизмом своих хозяев, меняя процессы, которые раньше считались исключительно прерогативой живых клеток.

Метагеномика — это метод изучения генетического материала, взятого прямо из окружающей среды (например, из воды или почвы), без необходимости выращивать микроорганизмы в лаборатории. Он позволяет находить ДНК тысяч видов сразу, даже если они неизвестны науке.

Если мы поймем, как эти вирусы взаимодействуют с водорослями, мы сможем предсказывать и даже контролировать вредоносное цветение воды, — говорит Мохаммад Монируззаман, один из авторов исследования. — Кроме того, некоторые из этих вирусов могут быть полезны в биотехнологиях: их белки — это потенциально новые ферменты.

Раньше гигантские вирусы было сложно обнаружить из-за ограничений в методах анализа. Ученые создали специальную программу BEREN, которая ищет их геномы в огромных базах данных.

С ее помощью они изучили образцы из разных уголков океана — от Арктики до Антарктики.

Мы выяснили, что гигантские вирусы содержат гены, которые раньше находили только у клеточных организмов, — объясняет Бенджамин Минч, ведущий автор работы. — Они могут влиять на углеродный обмен и фотосинтез, а значит, играют ключевую роль в морской экосистеме.

Для обработки данных ученые использовали суперкомпьютер Pegasus, что позволило собрать геномы вирусов из сотен образцов. Это исследование — шаг к созданию системы мониторинга, которая поможет отслеживать опасные вирусы и загрязнения в воде.

Результаты опубликованы в издании npj Viruses.

Это исследование расширяет понимание роли вирусов в океане. Если раньше их считали просто «убийцами» микробов, теперь ясно: они активные участники биохимических процессов.

Практическая польза:

• Прогнозирование цветения водорослей — можно будет заранее предупреждать угрозы для курортных зон и рыболовства.
• Новые ферменты — белки гигантских вирусов могут стать основой для биотехнологий, например, в производстве биотоплива или лекарств.
• Мониторинг экологии — понимание, какие вирусы есть в воде, поможет оценивать состояние экосистем.

При этом исследование опирается на метагеномные данные — то есть анализирует ДНК из смешанных образцов. Это значит, что не все обнаруженные вирусы точно связаны с конкретными хозяевами. Нужны эксперименты в лаборатории, чтобы подтвердить, как именно они влияют на водоросли.

Ранее ученые выяснили, что гигантский вирус кодирует один из белков, необходимых для создания рибосом.