Морские бактериофаги

Электронная микроскопия цианофага Prochlorococcusmyovirus

Морски́е бактериофа́ги — вирусы, живущие в морских бактериях, например, цианобактериях[1][2]. Их существование было определено с использованием методов электронной микроскопии и эпифлуоресцентной микроскопии образцов воды и последующим метагеномным обследованием невыращеваемых образцов вирусов[2][3]. Хвостатые бактериофаги доминируют в морских сообществах по численности и разнообразию представителей[2]. Однако известно, что вирусы, относящиеся к семействам Corticoviridae[4], Inoviridae[5] и Microviridae[6] также могут поражать морские бактерии. Согласно данным метагеномики, микровирусы (икосаэдрические оцДНК-фаги) лишь частично преобладают в водных средах[6].

Бактериофаги — вирусы, поражающие бактерии — были открыты в начале двадцатого столетия. В настоящее время учёные сходятся на том, что их важность в экосистемах, в частности, морских экосистемах, была недооценена[7].

Морские фаги

[править | править код]

Морские бактериофаги, похоже, являются наиболее многочисленной и разнообразной формой реплицирующихся молекул ДНК на планете. На миллилитр океанской воды приходится 5 × 107 фагов[8]. HTVC010P поражает одну из самых распространённых морских бактерий, Pelagibacter ubique, из клады SAR11. Они могут глобально воздействовать на биохимические циклы, регулировать биологическое разнообразие микробов, круговорот углерода в морских пищевых цепях и играют важную роль в предотвращении чрезмерного повышения численности бактерий[9]. Учёные исследуют возможное значение цианофагов для предотвращения и прекращения эвтрофикации.

В донных отложениях

[править | править код]

Морские бактериофаги составляют важную часть глубоководных экосистем. На один квадратный метр глубоководного морского дна приходится от 5 × 1012 до 1 × 1013 фагов, а их численность связана с численностью прокариот в донных отложениях. Они вызывают гибель почти 80% прокариот, обитающих в донных отложениях, и практически во всех случаях причиной гибели является лизис клеток. По этой причине бактериофаги играют важную роль в переводе питательных веществ из живущих организмов в разложенное органическое вещество и прочие продукты. Это объясняет высокий оборот питательных веществ на дне океана. Высвобождение питательных веществ из инфицированных бактерий вызывает рост неинфицированных бактерий, которые потом также становятся заражёнными бактериофагом. Из-за важности донных отложений в биохимических круговоротах морские бактериофаги влияют на круговороты углерода, азота и фосфора, однако то, как именно они оказывают своё воздействие, пока не ясно[8].

Круговорот углерода

[править | править код]

Морские вирусы могут играть важную роль в круговороте углерода, повышая эффективность биологических насосов. Лизис высвобождает нестабильные соединения, например, аминокислоты и нуклеиновые кислоты, которые быстро распадаются вблизи поверхности воды; однако более трудно распадающийся углеродсодержащий материал, как, например, входящий в клеточные стенки, вероятно, отправляется на дно океана. Поэтому материал, отправляемый вирусами на дно, более богат углеродом, чем тот, из чего он был получен. Это может повышать эффективность биологического насоса[10].

Примечания

[править | править код]
  1. ↑ Khotimchenko Yu.S., Shchelkanov M.Yu. Viruses of the Ocean: On the shores of the aqua incognita. Horizons of taxonomic diversity (англ.) // Russian Journal of Marine Biology : журнал. — 2024. — Т. 50, № 1. — С. 1-24. — doi:10.1134/S106307402401005X.
  2. ↑ 1 2 3 Mann, N. H. [7885/3/5/pdf/10.1371_journal.pbio.0030182-S.pdf The Third Age of Phage] (неопр.) // PloS Biol. — United States: Public Library of Science, 2005. — 17 May (т. 3, № 5). — С. 753—755. — doi:10.1371/journal.pbio.0030182. — PMID 15884981. — PMC 1110918.
  3. ↑ Wommack, K. Eric; Russell T. Hill, Terri A. Muller, and Rita R. Colwell. Effects of sunlight on bacteriophage viability and structure (англ.) // Applied and Environmental Microbiology[англ.] : journal. — United States of America: American Society for Microbiology, 1996. — April (vol. 62, no. 4). — P. 1336—1341. — PMID 8919794. — PMC 167899.
  4. ↑ Krupovic M., Bamford D. H. Putative prophages related to lytic tailless marine dsDNA phage PM2 are widespread in the genomes of aquatic bacteria (англ.) // BMC Genomics[англ.] : journal. — 2007. — Vol. 8. — P. 236. — doi:10.1186/1471-2164-8-236. — PMID 17634101. — PMC 1950889.
  5. ↑ Xue H., Xu Y., Boucher Y., Polz M. F. High frequency of a novel filamentous phage, VCY φ, within an environmental Vibrio cholerae population (англ.) // Appl Environ Microbiol[англ.] : journal. — 2012. — Vol. 78, no. 1. — P. 28—33. — doi:10.1128/AEM.06297-11. — PMID 22020507. — PMC 3255608.
  6. ↑ 1 2 Roux S., Krupovic M., Poulet A., Debroas D., Enault F. Evolution and diversity of the Microviridae viral family through a collection of 81 new complete genomes assembled from virome reads (англ.) // PLoS One : journal. — 2012. — Vol. 7, no. 7. — P. e40418. — doi:10.1371/journal.pone.0040418. — PMID 22808158. — PMC 3394797.
  7. ↑ Kellogg, CA; JB Rose, SC Jiang, and JM Thurmond, and JH Paul. Genetic diversity of related vibriophages isolated from marine environments around Florida and Hawaii, USA (англ.) // Marine Ecology Progress Series[англ.] : journal. — Germany: Inter-Research Science Center, 1995. — Vol. 120, no. 1—3. — P. 89—98. — doi:10.3354/meps120089.
  8. ↑ 1 2 Danovaro, Roberto; Antonio Dell'Anno1, Cinzia Corinaldesi1, Mirko Magagnini, Rachel Noble, Christian Tamburini & Markus Weinbauer. Major viral impact on the functioning of benthic deep-sea ecosystems (англ.) // Nature : journal. — 2008. — 28 August (vol. 454, no. 7208). — P. 1084—1087. — doi:10.1038/nature07268. — PMID 18756250. Архивировано 28 января 2013 года.
  9. ↑ Waldor, M; D Friedman S Adhya, editors. Phages: their role in bacterial pathogenesis and biotechnology (англ.). — Washington DC: ASM Press[англ.], 2005. — P. 450. — ISBN 978-1-55581-307-9.
  10. ↑ Suttle C. A. Marine viruses—major players in the global ecosystem (англ.) // Nature Reviews. Microbiology : journal. — 2007. — October (vol. 5, no. 10). — P. 801—812. — doi:10.1038/nrmicro1750. — PMID 17853907.