ウイルス。この言葉は病気や流行の恐怖をイメージさせます。しかし、海洋においては、すべてのウイルスが悪いニュースというわけではありません。
海洋生物の維持に有用な、さらには重要な役割を果たすものもあります。
新しい研究で、私たちと国際科学者チームは、大西洋の表面直下の酸素が豊富な広大な水域における海洋ウイルスの挙動を調べました。私たちがそこで発見したこと、そして食物連鎖におけるそれらの役割は、海洋ウイルスを新たな観点から示しています。
とても小さなことを勉強してください
ウイルスは信じられないほど小さく、通常は直径が数十ナノメートル以下で、細菌のほぼ100分の1、髪の毛の幅の1000分の1以上です。
実際、ウイルスは非常に小さいため、従来の顕微鏡では見ることができません。
数十年前、科学者たちは、ウイルスと人間、植物、動物との明らかな関連性にもかかわらず、海洋ウイルスは豊富ではなく、生態学的にも関連性がないと考えていました。
その後、1980 年代後半の透過型電子顕微鏡の使用の進歩により、すべてが変わりました。科学者たちは非常に高い倍率で海水を調べることができ、DNAを含む小さな円形の物体を確認することができました。それらはウイルスであり、水1ミリリットルあたり数千万個、これまでの推定よりも数万倍多かった。
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ウイルスが海洋世界にどのように栄養を与えるかについての理論
ほとんどの海洋ウイルスは、海洋食物網の基礎として機能し、地球上で生成される酸素の約半分を担う微生物、細菌、藻類の細胞に感染します。
1990 年代後半、科学者たちは、ウイルスの活動が炭素と栄養素が海洋システムを循環する方法を形作っている可能性があることに気づきました。私たちは、いわゆるウイルス派生モデルにおいて、海洋ウイルスが微生物の細胞を破壊し、その炭素と栄養素を水中に放出するという仮説を立てています。
このプロセスにより、海洋植物プランクトンに到達する栄養素の量が増加する可能性があります。植物プランクトンはオキアミや魚の餌となり、海洋全体のより大きな海洋生物の餌となります。それは、ウイルスが、2億トン近い魚介類を生産する広大な世界の漁業・水産養殖産業を支える食物網にとって不可欠であることを意味する。
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ウイルスの動作を観察する
生物学者のナオミ・ギルバート氏とダニエル・ムラトーレ氏率いるネイチャー・コミュニケーションズ誌に掲載された新しい研究では、私たちの国際チームがウイルスシャントの動作を実証しました。
研究チームは、亜熱帯の大西洋に数百マイルにわたって広がる厚さ数メートルの酸素の帯をサンプリングした。サルガッソ海の一部であるこの地域では、として知られる単細胞シアノバクテリアが生息しています。 プロクロロコッカス これらは海洋の光合成を支配しており、海水 1 ミリリットル中に約 50,000 ～ 100,000 以上の細胞が存在します。これら プロクロロコッカス ウイルスに感染する可能性があります。
細胞内で遺伝的指示を伝える分子であるコミュニティ RNA の配列を解析することで、私たちのチームは、ほぼすべてのウイルスとその宿主が何をしようとしているのかを一度に観察することができました。
私たちは、この酸素が豊富な海洋帯でのウイルス感染率が、シアノバクテリアの繁殖がそれほど速くない周囲の海洋の他の地域よりも約 4 倍高いことを発見しました。そして、大規模な感染を引き起こしたウイルスを観察しました。 プロクロロコッカス。
ウイルスは細胞を攻撃して有機物を放出し、細菌はそれを吸収して新たな増殖の糧として利用しました。細菌は炭素を呼吸し、アンモニウムの形で窒素を放出しました。そして、この窒素は光合成とより多くの細胞の成長を刺激しているようです プロクロロコッカスその結果、酸素テープによって生成される生産量が増加しました。
ウイルス感染は生態系規模に影響を及ぼしていた。
ミクロの世界を理解することが大切
ウイルスは、人間や動物の健康に急性、慢性、壊滅的な影響を引き起こす可能性があります。しかし、国立科学財団の支援による外洋遠征によって可能となったこの新しい研究は、ウイルスが深海で炭素を貯蔵する役割を含め、生態系の機能において中心的な役割を果たしているということを示す研究の幅を広げるものとなった。
私たちは変化する地球に住んでいます。環境の変化を監視し、それに対応するには、地球規模のプロセスを推進する微生物とメカニズムを理解する必要があります。
この新しい研究は、微生物の運命を形作るウイルスの生態や地球システムの仕組みなど、ミクロの世界をさらに探求することがいかに重要かを思い出させます。
*スティーブン・ウィルヘルムはテネシー大学の微生物学の教授であり、ジョシュア・ワイツはメリーランド大学の生物学の教授です。
この記事は元々 The Conversation に掲載されたものです
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#海では食物連鎖を養うのに役立つものもあります新しい研究はその方法を示しています