Изменение климата влияет на эволюцию вирусов и бактерий

Изменение климата влияет на эволюцию вирусов и бактерий

Изучение ледниковых кернов помогает учёным точнее понять, каким был климат планеты задолго до того, как на него начал влиять человек. Кроме того, керны — единственный источник, по которому можно восстановить данные о загрязнении атмосферы за последние сотни и тысячи лет. А ещё ледники хранят вирусы и бактерии, которые потенциально играли ключевую экологическую роль в прошлом, пока не замёрзли. Так, собрав образцы из ледника Гулия в Тибете, исследователи обнаружили сохранившиеся геномы вирусов, самые древние из которых обитали 41 000 лет назад. Считается, что разнообразие вирусных популяций значительно увеличивается в периоды потепления. Это открытие позволяет предположить тесную взаимосвязь между эволюцией микробных экосистем и масштабными изменениями климата.

Микробы играют важную роль в эволюции экосистем, регулируя разнообразие и адаптивную эволюцию других видов. Микроорганизмы также регулируют экологический метаболизм экосистемы, то есть концентрацию поглощаемых и вырабатываемых соединений (например, CO2), а также скорость протекания этих процессов. Однако связь между изменениями в разнообразии вирусных экосистем и изменениями древнего климата до недавнего времени была мало изучена как из-за технических ограничений, так и из-за нехватки данных.

Ледяные керны содержат малую долю биомассы, не говоря уже о трудностях, связанных с их сбором в полевых условиях. Кроме того, микробиология ледников — относительно недавняя область исследований и, как правило, считается рискованной из-за выделения потенциально опасных патогенов. Но учёные успокаивают общественность, что бурение доисторического льда не представляет особого риска для здоровья человека, поскольку древние вирусы, скорее всего, заражали бактерии и археи, а не сложные организмы. А информация о биомассах также необходима для ответа на вопросы о том, как выглядела Земля раньше.

Поэтому и была сделана попытка взять образцы для исследования с ледника Гулия, нижняя часть которого расположена на высоте 6 000 метров. Проанализировав керны в лаборатории, биологи выделили геномы 1 705 видов вирусов, причём самые древние из них обитали 41 000 лет назад, а самым последним всего 160 лет. Это в 50 раз больше данных о вирусах, собранных из ледников, чем когда-либо ранее. Более 70 % вирусов никогда не были зарегистрированы ранее и являются эндемиками ледника Гулия, около 25% обитали в других частях света. Это означает, что некоторые из них могли быть занесены из таких регионов, как Ближний Восток или даже Арктика.

В ходе анализов геномов специалисты обнаружили, что состав вирусных популяций различался в зависимости от климатических условий, отражённых в каждом диапазоне глубин ледника. В холодные периоды вирусные сообщества возвращаются к относительно стабильному и схожему составу, в то время как в периоды потепления их разнообразие значительно возрастает. Наиболее разнообразная и специфическая популяция датируется периодом около 11 500 лет назад, совпадающим с основным переходным периодом между последним ледниковым периодом и голоценом. Это был самый впечатляющий период климатического потепления за 41 000 изученных лет. Анализ данных предполагает, что на эволюцию вирусов огромное влияние оказывают климатические изменения.

Более того, результаты позволяют предположить, что вирусы не только заражают своих носителей, но и изменяют их морфологию, тем самым влияя на их способность выживать в экстремальных условиях. По мнению экспертов, эти данные могут улучшить понимание того, как вирусы эволюционируют в ответ на серьёзные изменения окружающей среды, и смоделировать, как современные вирусы могут реагировать в условиях нынешнего глобального потепления.

Вернуться в новостную ленту

Региональная модель глобальных изменений природной среды
В книге излагается региональная палеопрогнозная концепция. Впервые на примере ...

«Системы мира и миры систем»
Что представляет собой мир больших систем — мир человеческой психики и ...

Water, Life Force
Book DescriptionA celebration of water and its many roles in the human and natural world. Water, one of the most temperamental and powerful substances ...