Badanie ujawniło, że wirusy zakonserwowane w rdzeniu lodowym zmieniały się wraz ze zmianami klimatu Ziemi.
Nowe badanie sugeruje, że starożytne wirusy zakonserwowane w lodzie lodowcowym zawierają cenne informacje na temat zmian klimatycznych na Ziemi.
Przez dziesięciolecia lodowiec Guliya, położony na wysokości ponad 7000 metrów na północno-zachodnim płaskowyżu tybetańskim, był jednym z najbogatszych archiwów dostępnych naukowcom w celu badania zmian paleoklimatu na dużą skalę. Teraz, analizując próbki rdzeni lodowych odzyskane z lodowca, mikrobiolodzy zrekonstruowali ich fragmenty wirus DNA które w nich pozostały, i zidentyfikowały prawie 1700 wirusów gatunekz czego około trzy czwarte to obiekty nowo odkryte.
Wirusowe DNA i adaptacje klimatyczne
Wiercenie w prehistorycznym lodzie nie ma wpływu na zdrowie współczesnego człowieka, ponieważ te długo uśpione wirusy prawdopodobnie zainfekowały inne dominujące drobnoustroje, a nie zwierzęta czy ludzi, ale badacze odkryli, że ich adaptacje znacząco wpłynęły na zdolność żywicieli do przetrwania w ekstremalnych warunkach podczas zmian w cyklach klimatycznych Ziemi.
„Przed tymi pracami w dużej mierze nie zbadano, w jaki sposób wirusy powiązane z wielkoskalowymi zmianami klimatu Ziemi” – powiedział ZhiPing Zhong, główny autor badania i pracownik naukowy w Byrd Polar and Climate Research Center na Ohio State University. „Lód lodowcowy jest tak cenny, że często nie mamy dużych ilości materiału potrzebnego do badań nad wirusami i drobnoustrojami”.
Ponieważ bezprecedensowe ocieplenie w dalszym ciągu przyspiesza topnienie lodowców, wyścig o zebranie rdzeni lodowych, zanim znikną na dobre, jedynie zwiększył ich wartość naukową. Na przykład warstwy lodu zbadane w tym artykule dostarczyły nieskazitelnych migawek zachowania wirusów w trzech okresach od zimnego do ciepłego w ciągu ostatnich 41 000 lat.
Badanie zostało opublikowane w Nauka o przyrodzie.
Społeczności wirusowe i zmiany klimatyczne
Spośród różnych zgłoszonych typów nowych wirusów najbardziej wyraźna społeczność wirusowa zaobserwowana przez zespół datuje się na około 11 500 lat temu, kiedy to nastąpiło główne przejście klimatyczne z zimnej fazy ostatniego zlodowacenia do ciepłego holocenu.
Sugeruje to, że mikroorganizmy reagowały na zmiany klimatyczne, gdy globalna temperatura zmieniała się z chłodnej na ciepłą, ale jest jeszcze za wcześnie, aby to stwierdzić z całą pewnością, powiedział Zhong. „To przynajmniej wskazuje na potencjalny związek między wirusami a zmianami klimatycznymi” – stwierdził.
Korzystając z zaawansowanych technologii sekwencjonowania, aby bliżej przyjrzeć się ich sygnaturom genetycznym, wyniki zespołu pokazały również, że chociaż większość wirusów znalezionych na lodowcu była unikalna dla Guliya, w około jednej czwartej pokrywała się ze znanymi organizmami z innych obszarów świata. „Oznacza to, że część z nich została potencjalnie przetransportowana z obszarów takich jak Bliski Wschód, a nawet Arktyka” – powiedział Zhong.
Implikacje dla zrozumienia współczesnych i przyszłych wirusów
Poświęcenie czasu na lepsze zrozumienie ewolucji wirusów w intensywnych epokach klimatycznych zapewnia istotny wgląd w przewidywanie, w jaki sposób współczesne wirusy prawdopodobnie zareagują na przyszłe ocieplenie ekosystemu i będą się z nim angażować – twierdzą naukowcy. Co więcej, ponieważ organizmy znalezione w rdzeniach lodowych zwiększają różnorodność informacji, jakie badacze mogą uzyskać na temat tych okresów, znalezienie i sekwencjonowanie nowych fragmentów starożytnego wirusowego DNA może doprowadzić do eksplozji zarówno nowych tajemnic, jak i nowych wniosków.
„Dla mnie ta nauka to nowe narzędzie, które może odpowiedzieć na podstawowe pytania dotyczące klimatu, na które inaczej nie moglibyśmy odpowiedzieć” – powiedział Lonnie Thompson, współautor badania i profesor nauk o Ziemi w Ohio State.
Udoskonalenie tych technik na Ziemi prawdopodobnie zapewni naukowcom nowe narzędzia umożliwiające poszerzenie poszukiwań życia w środowiskach kosmicznych, pomagając w wysiłkach zmierzających do znalezienia drobnoustrojów na polach lodowych na Ziemi. Mars lub pod lodowymi skorupami innych ciał planetarnych, powiedział Thompson.
Jak zauważa badanie, badacze chcący nawiązać dalsze powiązania wirusowe i klimatyczne tutaj na Ziemi również mogliby skorzystać na nadchodzącym postępie technologicznym, a także na różnorodnych naukowych podejściach do badań. Jednak autorzy twierdzą, że zegar tyka: techniki te muszą zostać wdrożone, zanim ocieplenie zagrozi lodowcowi, potrzebnemu do zachowania i dalszego badania bogatej historii Ziemi.
„Jestem optymistą, jeśli chodzi o to, co można tutaj zrobić, ponieważ jeśli będziemy współpracować, techniki te mają duży potencjał, aby pomóc nam w rozpoczęciu rozwiązywania szerokiego zakresu problemów naukowych” – powiedział Thompson.
Matthew Sullivan, współautor badania i profesor mikrobiologii oraz inżynierii lądowej, środowiskowej i geodezyjnej w Ohio State, powiedział, że sukces badania można przypisać temu, jak dobrze interdyscyplinarne podejście przyjęte przez Byrd Polar and Climate Research Center w Ohio oraz Centrum Nauki o Mikrobiomie pomogło w inkubacji nowej nauki.
„Ten rodzaj możliwości oznacza połączenie kilku dyscyplin, z których każda ma swój własny język naukowy stanowiący przeszkodę w dalszym działaniu” – powiedział. „Ale możliwość studiowania z tym zespołem starożytnych wirusów i drobnoustrojów w lodzie jest świadectwem wsparcia, jakiego potrzebowaliśmy przy odkrywaniu nowych interfejsów”.
Odniesienie: „Zachowana przez lodowiec społeczność wirusowa Płaskowyżu Tybetańskiego prawdopodobnie powiązana ze zmianami klimatu ciepłego i zimnego” Zhi-Ping Zhong, Olivier Zablocki, Yueh-Fen Li, James L. Van Etten, Ellen Mosley-Thompson, Virginia I. Rich, Lonnie G. Thompson i Matthew B. Sullivan, 26 sierpnia 2024 r., Nauka o przyrodzie.
DOI: 10.1038/s41561-024-01508-z
Badanie było wspierane przez Narodową Fundację Nauki, Chińską Akademię Nauk, Fundację Gordona i Betty Moore, Fundację Heising-Simons oraz Instytut Wspólnego Genomu Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych.
