کشف ویروس‌هایی که مخفیانه بر اقیانوس‌های جهان حکومت می‌کنند

به‌گزارش دانشمندان، هزاران ویروس مرموز که اخیراً در اقیانوس‌های جهان کشف شدند، ممکن است تأثیر زیادی بر این اکوسیستم‌ها داشته باشند و این کار را تاحدی با برنامه‌ریزی مجدد میزبان‌هایی که آلوده می‌کنند، انجام می‌دهند.

پژوهش جدید که به‌تازگی در مجله ساینس منتشر شد، بر ویروس‌های دارای RNA تمرکز دارد که مولکولی نزدیک به DNA است. نمونه‌های این نوع ویروس‌ها در بیماری‌های انسانی فراوان است. برای مثال، ویروس‌های کرونا و ویروس‌های آنفلوانزا هر دو از نوع ویروس‌های مبتنی‌بر RNA هستند.

با‌این‌حال، دانشمندان اخیراً شروع به کسب دانش درزمینه‌ی انواع آران‌ای‌ویروس‌هایی که در اقیانوس‌ها وجود دارند و میزبان‌های آن‌ها کرده‌اند. گیرمو دومینگز اوارتا، نویسنده مقاله که در زمان مطالعه پژوهشگر فوق دکترای دانشگاه ایالتی اوهایو بود، گفت: «براساس مطالعه جدید مطمئن هستیم که بیشتر آران‌ای ویروس‌های درون اقیانوس یوکاریوت‌های میکروبی، قارچ‌ها و آغازیان و تاحد کمتری بی‌مهرگان را آلوده می‌کنند.» یوکاریوت‌ها موجوداتی با سلول‌های پیچیده هستند که مواد ژنتیکی خود را درون هسته نگه‌داری می‌کنند.

این میزبان‌های ویروسی (قارچ‌ها و آغازیان) که شامل جلبک‌ها و آمیب‌ها می‌شوند، کربن‌دی‌اکسید را از اتمسفر می‌گیرند. بنابراین، بر مقدار کربنی که در اقیانوس ذخیره می‌شود، تأثیر دارند.

استیون ویلهلم از دانشگاه تنسی در ناکسویل که در مطالعه جدید مشارکت نداشت، گفت آران‌ای ویروس‌ها با آلوده کردن این موجودات احتمالاً بر نحوه جریان کربن در اقیانوس تأثیر دارند. ویلهلم در ایمیلی به لایوساینس گفت: «با توجه به فراوانی ذرات آران‌ای ویروس‌، آگاهی از این موضوع که آن‌ها می‌توانند این کار را انجام دهند، به تعیین اهمیت ویروس‌ها ازنظر جریان انرژی و کربن در جهان کمک می‌کند.»

اوایل سال جاری، دومینگز اوارتا و همکارانش گزارش کردند که بیش از ۵۵۰۰ آران‌ای ویروس‌ را در اقیانوس‌های جهان پیدا کرده‌اند که قبلاً شناسایی نشده بودند. پژوهشگران آن مطالعه که ۷ آوریل در مجله ساینس منتشر شد، ۳۵۰۰۰ نمونه آب را تجزیه‌و‌تحلیل کردند که از ۱۲۱ مکان در پنج اقیانوس جمع‌آوری شده بود. این نمونه‌های آب مملؤ از پلانکتون هستند. پلانکتون‌ها موجودات ریزی هستند که در جریان‌های آب شناور هستند و اغلب به‌عنوان میزبان‌های آران‌ای ویروس‌‌ها عمل می‌کنند.

پژوهشگران برای شناسایی ویروس‌های درون پلانکتون‌ها، تمام RNA موجود در سلول‌های پلانکتون را بررسی می‌کنند تا قطعه خاصی از کد ژنتیکی به نام ژن RdRp را پیدا کنند. دومینگز اوارتا که اکنون به‌عنوان مشاور علمی شرکت Virosphaera مشغول به کار است، گفت: «این تنها توالی ژنتیکی است که در میان تمام آران‌ای ویروس‌‌ها مشترک است.» ژن RdRp در سلول‌ها و انواع دیگر ویروس‌ها یافت نمی‌شود.

درنهایت، پژوهشگران تعداد بسیار زیادی آران‌ای ویروس‌ را در پلانکتون‌ها پیدا کردند، به‌طوری‌که پیشنهاد کردند تعداد شاخه‌های آران‌ای ویروس‌‌ها دو برابر شود.

سپس دانشمندان می‌خواستند درک بهتری از این موضوع پیدا کنند که چگونه این ویروس‌ها در سراسر جهان توزیع شده‌اند و چه میزبان‌هایی را آلوده می‌کنند. دانشمندان تعیین کردند که جوامع ویروسی را می‌توان به چهار منطقه اصلی تقسیم کرد: شمالگان، جنوبگان، معتدل و ﻣﻨﻄﻘﻪ ﻣﺰوﭘﻼژﯾﮏ گرمسیری یعنی ۲۰۰ تا ۱۰۰۰ متر زیر آب. جالب اینکه با وجود اینکه در آب‌های گرم‌تر میزبان‌های متنوع‌تری وجود دارد تا ویروس‌ها آن‌ها را آلوده کنند، به‌نظر می‌رسید تنوع ویروس‌ها در مناطق قطبی بالاتر باشد.

در سفری طولانی‌مدت، دانشمندان نمونه‌های آب را از تمام اقیانوس‌های جهان جمع‌آوری کردند.

احمد زاید، یکی از نویسندگان مقاله و دانشمند گروه میکروب‌شناسی دانشگاه ایالتی اوهایو گفت: «ازنظر تنوع، برای ویروس‌ها سرمای آب اهمیتی ندارد. یافته‌ها نشان می‌دهد که نزدیک قطب‌ها، ویروس‌های زیادی احتمالاً برای میزبان‌های یکسانی رقابت می‌کنند.»

پژوهشگران برای شناسایی میزبان‌های ویروسی از چندین استراتژی استفاده کردند. برای مثال، یک روش شامل مقایسه ژنوم آران‌ای ویروس‌ دارای میزبان‌های شناخته با ژنوم ویروس‌هایی بود که تازه کشف شده بودند و روش دیگر جست‌وجو به‌دنبال قطعات کمیابی از RNA ویروسی در ژنوم سلول‌های میزبان بود که گاهی تکه‌هایی از RNA ممکن است در آنجا باقی بماند.

تجزیه‌و‌تحلیل نشان داد، بسیاری از آران‌ای ویروس‌‌ها در اقیانوس قارچ‌ها و آغازیان را آلوده می‌کنند، برخی از این ویروس‌ها بی‌مهرگان را آلوده می‌کنند و بخش کمی از آن‌ها باکتری‌ها را آلوده می‌کنند.

پژوهشگران پس از شناسایی میزبان‌هایی که ویروس‌های اقیانوسی کشف‌شده احتمالاً آن‌ها را آلوده می‌کنند، تعیین کردند که حدود ۱۲۰۰ مورد از این ویروس‌ها ممکن است در خروج کربن از اتمسفر نقش داشته باشند؛ فرایندی که طی آن کربن از اتمسفر خارج می‌شود و وارد بدن موجودات دریایی می‌شود و پس از مرگ آن‌ها و افتادن اجسادشان به کف دریا، در اعماق دریا ذخیره می‌شود.

هرچه ذخایر کربن در اعماق بیشتری قرار گیرند، احتمالاً به مدت طولانی‌تری پیش از بازگشت به اتمسفر در اقیانوس باقی خواهند ماند. به‌همین‌دلیل،، خروج کربن از اتمسفر عامل مهمی است که دانشمندان آن را در مدل‌های تغییرات اقلیمی درنظر می‌گیرند.

مطالعه جدید نشان می‌دهد آلودگی موجودات دریایی با آران‌ای‌ویروس‌‌ها ممکن است عامل دیگری باشد که جریان کربن در اقیانوس‌ها را هدایت ‌می‌کند، زیرا ویروس‌ها فعالیت سلولی میزبان‌هایی را که آلوده می‌کنند، تغییر می‌دهند. ویلهلم گفت، آران‌ای‌ویروس‌‌ها همچنین ممکن است با متلاشی کردن بدن میزبان‌های خود و آزاد کردن کربن ذخیره‌شده درون بدن آن‌ها، به هدایت جریان کربن کمک کنند.