Historiske eksemplarer fremhæver den centrale rolle, som vira spiller i arktiske økosystemer

Da vi fortsat håndterer den igangværende pandemi, den rolle, som vira spiller, har aldrig været mere relevant. De er til stede og angriber stort set hver eneste levende organisme, fra den største hval til de mindste bakterier, herunder en type blågrønne alger kendt som cyanobakterier.

Ved at studere genomerne for Nostoc cyanobakterier, der lever i de ekstreme polarområder, forskere håber ikke kun at forstå, hvordan de formår at overleve, men også den rolle, som vira spiller i økologien i disse miljøer. For at besvare disse spørgsmål har forskergruppen, herunder:Dr. Anne D. Jungblut, en mikrobiel forsker ved Natural History Museum, sammen med sine kolleger på Université Laval, Quebec City, Canada, vendte sig til historiske cyanobakteriprøver, der var placeret på Londons naturhistoriske museum, som blev indsamlet under den britiske arktiske ekspedition, der fandt sted mellem 1875 og 1876.

Teamet kiggede ind i DNA'et for arktiske cyanobakterier på udkig efter beviser for virus efterladt i deres genomer. De ledte også efter forbindelser kendt som sekundære metabolitter, som hjælper mikroorganismerne med at overleve de ekstreme forhold og er af stor interesse for udviklingen af ​​nye lægemidler.

Dr. Jungblut siger, "Dette er første gang, at nogen har set detaljeret på denne virale interaktion i cyanobakterier. Det fremhæver, hvordan vira er en integreret del af den mikrobielle økologi og økologien i polære økosystemer."

"En af vores analyser fandt også et stort antal sekundære metabolitter. Disse er af interesse, fordi de ofte er bioaktive, og nogle mennesker screener dem for brug til udvikling af nye lægemidler. "

På trods af at den blev indsamlet for over 100 år siden, holdet var i stand til at udtrække DNA fra cyanobakteriprøverne og derefter sammenligne det med moderne prøver for at se, om der havde været bemærkelsesværdige ændringer i organismerne over tid.

De undersøgte prøver blev hentet af den britiske arktiske ekspedition, der sejlede fra Portsmouth i 1875 i et forsøg på at nå Nordpolen. Anført af kaptajn George Strong Nares, ekspeditionen rejste op langs østkysten af ​​de canadiske arktiske øer, hvor den blev fanget i isen.

"Det var en af ​​de mislykkede ekspeditioner, hvor de blev skørbugt og sad fast nord for Ellesmere Island, "siger Anne." De var fanget for vinteren, men lavede masser af videnskabelige observationer og samlinger af biologiske prøver og gjorde det hele vejen tilbage. "

Ved at undersøge, hvad der effektivt er cyanobakteriernes immunsystem, de kunne se, at de vira, der angreb mikroorganismerne tilbage i 1876, var helt forskellige fra dem, der er rettet mod de moderne.

"Det er første gang, at nogen har set detaljeret på denne virale interaktion, "forklarer Dr. Jungblut." Vi havde oprindeligt håbet på at finde de samme vira som dem, der inficerer moderne cyanobakterier, men det gjorde vi ikke.

"Det er dog ikke så overraskende, fordi vira har en høj omsætning, og de ændrer sig meget, som vi ser med fremkomsten af ​​nye COVID-19-varianter. "

De var også i stand til at vise, at polære og tempererede cyanobakterier havde gener, der hjælper dem med at reagere på ekstreme forhold. Selvom der ikke var nogen åbenlyse genetiske træk, der var specifikke for polære Nostoc -cyanobakterier, de havde højere koncentrationer af nogle sekundære metabolitter. Disse kan være af interesse i fremtiden for forskere, der udvikler nye lægemidler.

Arbejdet hjælper med at fremhæve den centrale rolle, som vira spiller i de polare økosystemer, samt værdien af ​​prøver indsamlet for hundredvis af år siden i naturhistoriske museums samlinger, og som nu kan studeres endnu mere detaljeret ved hjælp af genomiske værktøjer.

Studiet, "Genomisk mangfoldighed og CRISPR -Cas -systemer i cyanobakteriet Nostoc i det høje arktiske område, "er offentliggjort i Miljømikrobiologi .