毎年春になると、北極では何ヶ月もの暗闇の後に太陽が昇り、生命が戻ってきます。ホッキョクグマは冬の巣から飛び出し、キョクアジサシは南への長い旅から舞い戻り、ジャコウウシは北へ歩いて行きます。
しかし、春の太陽によって再び目覚める生命は動物だけではない。氷の上で休眠していた藻類が春になると繁殖し始め、氷の広い範囲が黒くなる。
氷が黒くなると、太陽光を反射する能力が低下し、氷の融解が加速します。融解が進むと、地球温暖化が悪化します。
しかし、研究者たちは雪氷藻類の増殖を制御する方法を発見したかもしれない。そして、長期的には氷の融解をいくらか軽減できるかもしれない。オーフス大学環境科学部の博士研究員ローラ・ペリーニ氏とその同僚たちは、氷上で藻類とともに生息する巨大ウイルスを発見した。
彼女は、ウイルスが雪藻類を餌とし、藻類の大量発生に対する自然な制御メカニズムとして機能する可能性があると考えている。
「ウイルスについてはまだよくわかっていませんが、藻類の大量発生による氷の融解を緩和する手段として役立つのではないかと考えています。ウイルスがどの程度特異的で、どの程度効果的かはまだわかっていません。しかし、ウイルスをさらに調査することで、いくつかの疑問に答えられることを期待しています」と彼女は言う。
細菌よりも大きい
ウイルスは通常、細菌よりもはるかに小さいです。通常のウイルスの大きさは 20 ～ 200 ナノメートルですが、典型的な細菌は 2 ～ 3 マイクロメートルです。言い換えると、通常のウイルスは細菌の約 1000 分の 1 の大きさです。
しかし、巨大ウイルスの場合はそうではありません。
巨大ウイルスは 2.5 マイクロメートルの大きさに成長します。これはほとんどの細菌よりも大きいです。
しかし、巨大ウイルスはサイズが大きいだけではありません。そのゲノムは通常のウイルスよりもはるかに大きいのです。細菌に感染するウイルスであるバクテリオファージのゲノムには 10 万から 20 万の文字が含まれています。巨大ウイルスのゲノムには約 250 万の文字が含まれています。
これまで氷上で発見されたことはなかった
巨大ウイルスは1981年に研究者らが海中で発見した際に初めて発見されました。これらのウイルスは海中の緑藻類に感染することに特化したものでした。その後、巨大ウイルスは陸上の土壌や人間にも発見されました。
しかし、微細藻類が優勢な氷や雪の表面で巨大ウイルスが生息しているのが発見されたのは初めてだとローラ・ペリーニ氏は説明する。
「私たちは、黒い氷、赤い雪、そして溶けた穴（クリオコナイト）のサンプルを分析しました。黒い氷と赤い雪の両方で、活動中の巨大ウイルスの痕跡を発見しました。そして、色素を持つ微細藻類を大量に含む氷と雪の表層でそれらが発見されたのはこれが初めてです。」
「数年前、この地域は不毛で生命のない場所だと誰もが思っていました。しかし今日では、巨大ウイルスを含むいくつかの微生物がそこに生息していることがわかっています。」
「藻類を取り巻く生態系は全体にわたっています。細菌、糸状菌、酵母菌の他に、藻類を食べる原生生物、藻類に寄生する様々な菌類、そして我々が発見した藻類に感染する巨大ウイルスも存在します。」
「藻類の大量発生に作用する生物学的制御を理解するためには、これら最後の3つのグループを研究する必要がある。」
肉眼では見たことがない
ウイルスは巨大ですが、肉眼では見ることができません。ローラ・ペリーニはまだ光学顕微鏡でウイルスを見たことはありません。しかし、将来は見たいと考えています。
「私たちがウイルスを発見した方法は、採取したサンプルのDNAをすべて分析することでした。この膨大なデータセットを精査して特定のマーカー遺伝子を探すことで、既知の巨大ウイルスと高い類似性を持つ配列を発見しました」と彼女は説明する。
ウイルスのDNAが長い間死んでいた微生物から来たものではなく、生きていて活動的なウイルスから来たものであることを確認するために、研究者らはサンプルからmRNAもすべて抽出した。
遺伝子を形成する DNA の配列が活性化されると、mRNA と呼ばれる一本鎖の断片に転写されます。これらの断片は、ウイルスが必要とするタンパク質を構築するためのレシピとして機能します。これらが存在する場合、ウイルスは生きています。
「サンプルから配列された全mRNAの中に、全DNAと同じマーカーが見つかったので、転写されたことがわかった。これは、ウイルスが氷上で生きていて活動していることを意味する」と彼女は言う。
ウイルスのDNAとRNA
巨大ウイルスの中心には DNA の塊があります。その DNA には、ウイルスの働きのほとんどを担っている化学物質であるタンパク質を作るために必要な遺伝情報やレシピがすべて含まれています。
しかし、これらのレシピを使用するには、ウイルスはそれを二本鎖 DNA から一本鎖 mRNA に転写する必要があります。
通常のウイルスはそうすることができません。その代わりに、ウイルスが生物に感染し、その細胞生産施設を乗っ取ったときに活性化されるのを待つ RNA 鎖が細胞内に漂っています。
巨大ウイルスはそれを自ら実行できるため、通常のウイルスとは大きく異なります。
サンプルには死んだウイルスの DNA も含まれていますが、mRNA ははるかに速く分解されます。そのため、mRNA はウイルスの活動の重要なマーカーです。言い換えれば、特定のタンパク質の mRNA レシピは、ウイルスが生きていて活動していることを示します。
正確にどのように機能するかは不明
巨大ウイルスは比較的最近発見されたため、あまり知られていません。他のほとんどのウイルスとは対照的に、巨大ウイルスは DNA の修復、複製、転写、翻訳を可能にする活性遺伝子を多数持っています。
しかし、なぜそうなるのか、そして正確に何のためにそれを使うのかは分かっていません。
「巨大ウイルスがどの宿主に感染するか、正確には特定できません。ウイルスの中には原生生物に感染するものもあれば、雪氷藻類を攻撃するものもあるかもしれません。まだはっきりしたことは分かりません」とローラ・ペリーニ氏は言う。
彼女は巨大ウイルスについてさらに詳しく知るために一生懸命研究しており、近いうちにさらなる研究結果を発表する予定です。
「私たちは巨大ウイルスの相互作用や生態系における役割についてさらに詳しく知るために研究を続けています。今年後半には、グリーンランド氷床の表面氷上で繁殖する培養微細藻類に感染する巨大ウイルスに関する詳細情報を記載した別の科学論文を発表する予定です」と彼女は結論付けている。
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#グリーンランドの氷床で巨大ウイルスが発見される
2024-06-04 23:29:48