海洋では、食物連鎖を促進するのに役立つものもあります – 新しい研究は、その仕組みを示しています

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。

海洋生物の維持に役立つ、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豊富な広い帯状の海域における海洋ウイルスの挙動を調べました。そこで私たちが発見したこと、そして食物網におけるその役割は、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いる

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。こ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く存在していました。

ウイルスが海洋世界にどのように栄養を与えるかに関する理論

ほとんどの海洋ウイルスは微生物の細胞に感染します。微生物は海洋食物網の基盤として機能し、地球上で生成される酸素の約半分を担う細菌や藻類です。

1990年代後半までに、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、ウイルスシャントモデルとして知られるもので、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ました。

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、海洋を越えてより大きな海洋生物の餌となります。それは、ウイルスが、約2億トンの魚介類を生産する広大な世界の漁業および水産養殖産業を推進する食物網にとって不可欠であることを意味する。

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からサンプルを採取した。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 海水 1 ミリリットル中にほぼ 50,000 個から 100,000 個以上の細胞が存在し、海洋の光合成を支配しています。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。

コミュニティ RNA (細胞内で遺伝的指示を伝える分子) 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調べることができました。

私たちは、この酸素が豊富な海洋域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に比べて約 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す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流出させ、細菌はそれを取り込んで新たな増殖の燃料として利用した。細菌は呼吸して炭素を取り除き、窒素をアンモニウムとして放出します。そして、この窒素は光合成とより多くの植物の成長を刺激しているようです プロクロロコッカス 酸素のリボンを生成するより多くの生産をもたらします。

ウイルス感染は生態系規模に影響を与えていました。

ミクロの世界を理解することが重要

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、この新しい研究は、国立科学財団の支援による外洋探検によって可能となり、深海で炭素を貯蔵する役割を果たすなど、ウイルスが生態系機能の中心人物であることを実証する研究の範囲がさらに広がりました。

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であるかを思い出させてくれます。

この記事は、複雑な世界を理解するのに役立つ事実と信頼できる分析を提供する非営利の独立系報道機関である The Conversation から再公開されたものです。作者: スティーブン ウィルヘルム テネシー大学 そしてジョシュア・ワイツ、 メリーランド大学

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この研究におけるスティーブン・ウィルヘルムの研究は、国立科学財団、国立環境健康科学研究所、サイモンズ財団、およびアレン・ファミリー・フィランソロピーの支援を受けました。

この研究に関するジョシュア・ワイツの研究は、国立科学財団、シモンズ財団、およびイル・ド・パリ地域のブレーズ・パスカル委員長によって支援されました。