Вирусы влияют на жизнь водоемов: заражая одноклеточные организмы, они могут менять численность планктона и движение веществ по пищевой цепи. Обычные вирусы чаще связывают с болезнями людей и животных, однако существуют и гигантские вирусы с крупными геномами, которые заражают водоросли и других обладателей клеток с ядром.
В последние годы ученые нашли множество таких вирусов в океане и выяснили, что они могут вмешиваться в обмен веществ своих хозяев. В пресной воде их геномы тоже обнаруживали, но было гораздо меньше известно о том, как эти вирусы распределены между озерами, с какими организмами связаны и отражается ли их присутствие на работе всей экосистемы.
Международная группа исследователей сопоставила вирусные геномы и свойства водоемов на большом географическом пространстве, от юга Италии до севера Норвегии. Материал собрали в 87 европейских озерах. В каждом взяли один образец поверхностной воды на глубине около 0,5 метра, затем прочитали содержащиеся в нем фрагменты ДНК и с помощью компьютерного анализа восстановили из них вирусные геномы. Результаты исследования опубликовал журнал Nature Communications.
Всего ученые получили 208 геномов гигантских вирусов, относящихся к группе Nucleocytoviricota. Сравнение с известными последовательностями показало, что 205 из них могут представлять ранее неизвестные виды.
Авторы научной работы также сравнили вирусы с другими организмами, чьи следы ДНК были в тех же пробах. Анализ помог выявить 54 возможные связи вирусов с хозяевами, из которых 33 прежде не обнаруживали. Причем среди предполагаемых хозяев оказались не только водоросли, но и простейшие, грибы, представители зоопланктона.
Гигантские вирусы нашли по всей исследованной территории, но их доля в пробах из южных и центральных озер была в среднем почти втрое выше, чем в озерах Северной Европы. Чтобы разобраться в различиях, ученые сопоставили вирусные данные с глубиной озер, температурой воды, количеством и свойствами растворенного органического вещества, а также составом местных сообществ. Разнообразие гигантских вирусов оказалось богаче в более глубоких водоемах, где было больше потенциальных хозяев и органических веществ, влияющих на прохождение света через воду.
Вирусные геномы различались и по набору генов, связанных с обменом веществ хозяев, защитой от стресса и гибелью клетки. Некоторые из таких генов чаще встречались в пробах из южных и центральных районов.
Так удалось создать карту вирусного мира Европы, в которой патогены связаны с разными участниками озерной пищевой сети и различаются от водоема к водоему. Главное ограничение исследования в том, что каждое озеро обследовали по одной поверхностной пробе, поэтому сезонные перемены, глубинные слои и реальное заражение предполагаемых хозяев еще предстоит проверить отдельно.