Морские вирусы проникают в бактерии и "съедают" энергетические центры. Израильское исследование

Исследователи из Хайфского Техниона обнаружили, что вирусы превращают механизм выживания цианобактерий в оружие против них самих и используют его для собственного размножения.

Работа опубликована в журнале Nature.

Цианобактерии, обитающие в океанах, играют критическую роль в глобальной экосистеме. Они осуществляют фотосинтез, производя органический углерод – основу океанической пищевой цепи, и вносят значительный вклад (около 25-30%) в производство кислорода и поглощение углекислого газа из атмосферы. Эти важнейшие для всей земной биосферы бактерии постоянно подвергаются атакам вирусов-цианофагов, специализирующихся на их заражении и уничтожении.

В ходе эволюции вирусы заражали цианобактерии, захватывали их гены и встраивали их в собственный геном. Ученые сосредоточились на гене nblA. Он активируется у цианобактерий в стрессовых условиях, например при нехватке питательных веществ. В таких ситуациях nblA, не имея лучшего решения, разбирает фотосинтетические энергособирающие системы бактерии и высвобождает аминокислоты, необходимые для выживания. Бактерия таким образом долго существовать не может, но пережить трудные времена ей часто удается.

Исследователи впервые показали, что у вирусов-цианофагов развился уникальный механизм: когда вирусы заражают бактерии, они активируют тот же самый ген nblA, но уже свой собственный, и этот ген разрушает энергетические системы цианобактерии-хозяина. Высвобожденные аминокислоты вирус использует для быстрого самовоспроизводства. Это изощренный эволюционный ход, с помощью которого вирус превращает механизм выживания бактерии в ресурс для размножения собственной популяции.

Согласно расчетам, этот механизм снижает примерно на 5% количество фотосинтетической энергии, производимой океаническими цианобактериями. Это значительное падение в глобальном масштабе, поскольку цианобактерии отвечают за большую долю производства кислорода и органического углерода на планете.