Τα υπόγεια ύδατα θεωρούνται η μεγαλύτερη δεξαμενή υγρού γλυκού νερού στη Γη και βιότοπος για σύνθετες μικροβιακές κοινότητες που καθοδηγούν βασικούς βιογεωχημικούς κύκλους. Μέχρι τώρα, ο ρόλος των ιών που μολύνουν μικροοργανισμούς σε αυτό το κρυφό οικοσύστημα ήταν σε μεγάλο βαθμό άγνωστος. Μια διεθνής ερευνητική ομάδα δημιούργησε, για πρώτη φορά, μια ολοκληρωμένη εικόνα της ιικής ποικιλομορφίας και λειτουργίας σε ένα σύστημα υπόγειων υδάτων.
Ανακαλύφθηκαν περισσότεροι από 257.000 ιοί - σχεδόν όλοι νέοι
Οι ερευνητές ανέλυσαν μεγάλες ποσότητες περιβαλλοντικών γονιδιωματικών δεδομένων (1,24 τεραβάσεις) από επτά πηγάδια υπόγειων υδάτων στο Hainich Critical Zone Exploratory στη Θουριγγία. Η ομάδα εντόπισε πάνω από 257.000 λειτουργικές ταξινομικές μονάδες ιών, δηλαδή ιούς σε επίπεδο είδους, το 99% των οποίων ήταν προηγουμένως άγνωστοι.
Η μελέτη δημοσιεύεται στο Nature Communications και οι ερευνητές περιλαμβάνουν τον Δρ. Akbar Adjie Pratama και την Καθηγήτρια Δρ. Kirsten Küsel από το Cluster of Excellence "Balance of the Microverse" στο Πανεπιστήμιο της Jena, καθώς και τον Καθηγητή Δρ. Matthew B. Sullivan από το Κρατικό Πανεπιστήμιο του Οχάιο.
Οι ιοί επηρεάζουν τη λειτουργία των μικροβιακών ξενιστών τους
Η ερευνητική ομάδα εξεπλάγη ιδιαίτερα όταν διαπίστωσε ότι πολυάριθμοι ιοί που φέρουν τα λεγόμενα βοηθητικά μεταβολικά γονίδια (AMGs) ήταν μεταξύ των ιών που ανιχνεύθηκαν. Αυτά τα AMGs επιτρέπουν στους ιούς να επαναπρογραμματίσουν τον μεταβολισμό του ξενιστή, επηρεάζοντας άμεσα τον κύκλο του άνθρακα, του αζώτου και του θείου, διαδικασίες κεντρικές για τις βιογεωχημικές ροές σε επίπεδο οικοσυστήματος.
Ο Akbar Adjie Pratama (πρώτος συγγραφέας της μελέτης) σημειώνει: «Η εμφάνιση και η λειτουργική ποικιλομορφία των ιικών AMGs παρέχουν μια βάση για τη διερεύνηση του τρόπου με τον οποίο οι ιοί επηρεάζουν τη δυναμική της μικροβιακής κοινότητας, τον μεταβολικό επαναπρογραμματισμό και τον κύκλο των θρεπτικών συστατικών στα υπόγεια ύδατα».
Με βάση την ευρεία εμφάνιση των AMGs, οι ερευνητές καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι οι ιοί παίζουν ρόλο στη διαμόρφωση του μεταβολισμού των μικροβιακών ξενιστών τους. Αν και αυτά τα συμπεράσματα βασίζονται σε γονιδιωματικά δεδομένα και όχι σε πειραματικά στοιχεία, τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι οι ιοί έχουν σημαντικό αντίκτυπο στο μικροβίωμα των υπόγειων υδάτων.
Νέες προοπτικές για τις σύνθετες αλληλεπιδράσεις
Τα δεδομένα υποδηλώνουν ότι οι ιοί δεν επηρεάζουν μόνο μεμονωμένα μικρόβια, αλλά ενσωματώνονται επίσης σε σύνθετα μικροβιακά δίκτυα. Οι ιοί θα μπορούσαν να ελέγχουν ταυτόχρονα εξαιρετικά μικρούς οργανισμούς και τους ξενιστές τους - ένας μηχανισμός που προηγουμένως ήταν γνωστός μόνο από ακραία ενδιαιτήματα, όπως συστήματα αποστράγγισης όξινων ορυχείων, υπεραλμυρές λίμνες και υδροθερμικά οικοσυστήματα.
Μελετώντας αυτό το σύστημα υπόγειων υδάτων, ενώ συχνά σκεφτόμαστε ιούς που μολύνουν έναν μόνο ξενιστή, στα υπόγεια ύδατα φαίνεται πολύ πιο περίπλοκο από αυτό. Για παράδειγμα, οι ιοί που μολύνουν τα εξαιρετικά μικρά μικρόβια φαίνεται να εμπλέκονται σε ένα ménage à trois όπου τρεις οντότητες επηρεάζονται από τη μόλυνση. Η ανακάλυψη αυτών των πολυστρωματικών αλληλεπιδράσεων διευρύνει την κατανόηση του μικροβιώματος των υπόγειων υδάτων και υπογραμμίζει την πολύπλοκη διασύνδεση αυτών των κοινοτήτων ζωής. Επιπλέον, αυτή η μελέτη δημιουργεί υποθέσεις, παρέχοντας μια βάση για μελλοντικά στοχευμένα πειράματα και μελέτες.
Σημασία για το περιβάλλον και τη διαχείριση των υδάτων
Τα αποτελέσματα έχουν επίσης πρακτική σημασία: η κατανόηση του ιικού ελέγχου στους κύκλους των θρεπτικών συστατικών παρέχει τους απαραίτητους δείκτες για τη μοντελοποίηση των αντιδράσεων των οικοσυστημάτων. Στο μέλλον, οι αλλαγές στην κυκλοφορία των θρεπτικών συστατικών των ιών μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την πρόβλεψη του τρόπου με τον οποίο τα συστήματα των υπόγειων υδάτων θα ανταποκριθούν στην κλιματική αλλαγή, την πτώση των επιπέδων του νερού ή τις εισροές θρεπτικών συστατικών. Επιπλέον, η γνώση σχετικά με τα AMG παρέχει πιο ακριβή μοντέλα για τους παγκόσμιους βιογεωχημικούς κύκλους του υπόγειου νερού και ανοίγει δυνατότητες για βιοτεχνολογικές εφαρμογές.
www.worldenergynews.gr
