Havalger får statskup af vira

Forskere har længe troet, at havvirus altid hurtigt dræber alger, men Rutgers-ledet forskning viser, at de lever i harmoni med alger, og vira giver kun et "coup de grace", når algeopblomstringer allerede er stressede og døende.

Studiet, offentliggjort i tidsskriftet Naturkommunikation , sandsynligvis vil ændre, hvordan forskere ser virusinfektioner af alger, også kendt som fytoplankton - især virkningen af ​​vira på økosystemprocesser som algeopblomstring (og tilbagegang) og kredsløbet af kulstof og andre kemikalier på Jorden.

"Det er først, når de inficerede algceller bliver stressede, som når de løber tør for næringsstoffer, at vira bliver dødelige, " sagde hovedforfatter Benjamin Knowles, en tidligere post-doc forsker i Institut for Hav- og Kystvidenskab på School of Environmental and Biological Sciences ved Rutgers University-New Brunswick, som nu er ved UCLA. Han var også post-doc ved Rutgers' Institute of Earth, Ocean, og Atmosfæriske Videnskaber. "Vi føler, at denne helt nye model for infektion er udbredt i havene og vil fundamentalt ændre, hvordan vi ser vært-virus-interaktioner og virkningen af ​​vira på økosystemer og biogeokemiske kredsløb, da det går imod den længe accepterede klassiske model af vira altid at være dødelig og dræbe celler. "

Biogeokemisk cykling refererer til essentielle næringsstoffer som kulstof, ilt, nitrogen, fosfor, kalk, jern og vand, der cirkulerer gennem organismer og miljøet. Coccolithophoralgen Emiliania huxleyi var i fokus for undersøgelsen som model for andre algevirussystemer og er en central drivkraft for denne proces.

Forskerne studerede virus-alger-interaktioner i laboratoriet og i kontrollerede, mini-blomstrer i kystnære farvande i Norge. De fokuserede på virusinfektion af en form for alger, der er ansvarlig for at generere meget af ilt- og kulstofcyklussen på Jorden. En gruppe af havvira kaldet coccolithoviruss inficerer og dræber rutinemæssigt E. huxleyi over 1, 000 kvadrat miles, som kan ses fra rummet via jordobservationssatellitter.

Vira sprænger til sidst algeceller, at bidrage til det globale fødenet ved at gøre energi og organisk materiale tilgængeligt for andre organismer. Men inficerede celler dør ikke med det samme, opdagede forskerne. I stedet, inficerede celler formerer sig og blomstrer på snesevis af miles af havvand og dør på en koordineret måde. Denne dynamik er rutinemæssigt blevet observeret i tidligere undersøgelser, men kunne ikke forklares med den hastighed, hvormed algeværter og vira støder på hinanden i naturen.

"Alger og vira har en kvasi-symbiotisk type relation, tillader både algeceller og vira at replikere lykkeligt et stykke tid, " sagde seniorforfatter Kay D. Bidle, en professor og mikrobiel oceanograf i Department of Marine and Coastal Sciences ved Rutgers-New Brunswick og Institute of Earth, Ocean, og Atmosfæriske Videnskaber. "Vi føler, at denne nyopdagede dynamik også gælder for andre virus-alge-interaktioner på tværs af havene og er fundamentale for, hvordan infektion virker. Ved at kombinere eksperimentel, teoretiske og miljømæssige tilgange, vores arbejde præsenterer en skabelon til at diagnosticere denne type infektion i andre systemer."

Alge-virus-dynamikken har vigtige konsekvenser for resultatet af infektioner og strømmen af ​​kulstof og kan føre til scenarier, hvor kuldioxid bindes, eller opbevaret, i det dybe hav i stedet for at blive tilbageholdt i det øvre hav, Sagde Bidle. Yderligere forskning er nødvendig for fuldt ud at forstå omfanget af denne dynamik og deres indvirkning på økosystemer og kulstofkredsløbet i havene.