Несмотря на бурный интерес к наземным вирусам и их хозяевам, мы не так много знаем о вирусах морских. В то же время они более чем активно участвуют в жизни водных экосистем. Например, по некоторым оценкам, они ежедневно убивают 20—40% морских бактерий (и им приходится ежедневно размножаться, чтобы восполнить потери) и переносят порядка 1029 генов между выжившими клетками, работая, таким образом, одним из двигателей эволюции бактерий.
Изучением океанических вирусов занимается сейчас проект Tara Oceans. За период с 2009 по 2013 год международная команда исследователей обошла все мировые океаны и собрала почти 200 проб воды с разной глубины. Отсеквенировав почти 4 Тб вирусной ДНК, они собрали базу данных Global Ocean Viromes, а сейчас с ее помощью оценили вирусное разнообразие в разных частях Мирового океана.
В отличие от многоклеточных организмов, у вирусов понятие вида практически не используется, поскольку они очень быстро эволюционируют и границы вида размываются. В работах, посвященных разнообразию, чаще пользуются понятием «вирусной популяции» — группы близкородственных вирусов. В данном исследовании авторы называют популяцией набор ДНК, у которых не менее 70% от всех генов совпадает больше, чем на 95% последовательности. В предыдущих работах в базе данных удавалось обнаружить около 15 000 таких вирусных популяций.
Новое исследование подняло эту планку выше, чем на порядок: авторы статьи отчитались о 195 728 найденных популяциях. И даже эта оценка не дает полного представления о вирусном разнообразии: исследователи нашли еще почти 300 000 уникальных коротких фрагментов ДНК, которые, по-видимому, принадлежат все еще не известным нам вирусам. При этом ученые не работали с РНК-содержащими вирусами, которых может оказаться в океане еще больше, чем ДНК-содержащих.
Все новые популяции вирусов удалось распределить по экологическим зонам. Однако их границы не совпали с уже известными биогеографическими зонами, определенными по разнообразию водорослей и крупных морских животных. Видимо, для морских вирусов более значимым фактором оказывается сообщество бактерий, их непосредственных хозяев. У вирусов из разных экологических зон нашлось множество генетических различий. Однако 82% из них относятся к генам с неизвестной функцией. Поэтому сложно делать выводы о том, какие факторы направляют эволюцию вирусов.
Что же касается разнообразия, то в целом вирусы повторяют тенденцию, характерную для макроскопических организмов: чем ближе к тропикам, тем их разнообразие богаче. Однако исследователи также обнаружили и отдельный очаг вирусного разнообразия в Арктике. Среди арктических вирусов нашлось много эндемиков — уникальных популяций. Это говорит о том, что Арктика может оказаться одним из очагов вирусной эволюции. И дальше ученым предстоит не только определить, почему этот очаг разнообразия возник именно в этом регионе, но и проследить за тем, как на него влияет современное изменение климата.
Полина Лосева