Kust see kummaline eluvorm Maale tuli – loe, mida teevad hiigelviirused

See megaviirus eraldati veeproovist, mille kogusid 2010. aasta aprillis Tšiili rannikul Las Cruces'i merejaama lähedalt Jean-Michel Claverie ja Chantal Abergel struktuuri- ja genoomiinformatsiooni laborist. Foto: Wikimedia Commons

Hiidviirused, hüüdnimega «giirused» (tulet. giant viruses e gigaviirused), on erakordselt suured ja sisaldavad kuni 100 korda rohkem geneetilist materjali kui tavalised viirused, olles isegi suuremad kui mõned bakterid. Teadusele peaaegu tundmatud kuni 21. sajandi alguseni, on need viirused nüüdseks avastatud kui olulised tegurid, mis mõjutavad omal moel elu Maal. 

Ookeanides elavad hiidviirused nakatavad muuhulgas erinevaid ainuraksete vetikate liike. Need fotosünteesivad organismid toodavad aga umbes poole Maa hapnikust ja aitavad kaasa poolele ülemaailmsest süsiniku sidumisest. Kui viirused vetikaid nakatavad, võivad nad põhjustada vetikate vohamise kiiret lõppu, mõjutades ulatuslikult mere-, atmosfääri- ja maismaaökosüsteeme. Siiani teame siiski vähe sellest, millised vetikad on hiidviiruste looduslikud peremeesorganismid.

Uus meetod paljastab viiruste ja peremeesorganismide seosed

Ajakirjas Nature Microbiology avaldatud uuringus kasutasid Weizmanni Teadusinstituudi taime- ja keskkonnateaduste osakonna teadlased, eesotsas professor Assaf Vardi laboriga, üherakulise RNA sekveneerimist, et analüüsida proove, mis koguti Norra fjordides toimunud vetikate vohamise ajal.

See võimaldas neil esmakordselt üksikasjalikult kaardistada hiidviiruste ja üherakuliste mereorganismide, sealhulgas vetikate, vahelisi suhteid.

Kuni viimase ajani oli kõige tõhusam viis ookeanis leiduvate viiruste ja vetikate populatsioonide analüüsimiseks kogu veeproovide geneetilise materjali uurimine. See meetod võimaldas teadlastel saada aimu, millised liigid olid proovis külluslikud, kuid ei andnud teavet viiruste aktiivse nakkuse või viiruste mõju kohta vetikate vohamise või kokkuvarisemise osas.

Vardi selgitab, et need uuringud täiustasid meie teadmisi viiruste ja vetikate levikust vees, kuid paljust jäi puudu. Seni ei olnud teada ega suudetud kindlaks teha, millised populatsioonid olid vähem levinud ega määrata, millised vetikad olid nakatunud.

Täpsem analüüs Norra fjordides

Uuringu raames reisisid teadlased Norra fjordidesse, kus nad soodustasid vetikate vohamist, lisades toitained ja jäljendades tingimusi, mis põhjustavad vohamisi. Laboris sekveneerisid nad üksikute rakkude RNA-d, tuvastades, millised geenid olid konkreetses organismis antud ajahetkel aktiivsed.

Selle detaile esile toova meetodi abil said teadlased kaardistada, millistele liikidele iga proov kuulus, ning tuvastada, kas rakk oli nakatunud hiidviirusega ja milline viirus seda nakatas.

Teadustööd juhtinud doktorant Amir Fromm selgitab: «Mõistsime, et hoolika RNA analüüsi abil saame tuvastada mitte ainult vetikaliike, vaid ka kindlaks teha, kas vetikad on nakatunud hiidviirusega ja kui jah, siis millisega.»

Enne seda uuringut ei olnud olemas andmebaasi, mis klassifitseeriks vetikaid nakatavaid hiidviiruseid. Seetõttu pöördusid teadlased viiruste evolutsiooni eksperdi professor Frank Aylwardi poole, kes koostas unikaalse hiidviiruste andmebaasi, kasutades rakkudest eraldatud RNA-d.

Uued avastused ja tuleviku väljavaated

Uuringus leiti, et paljud uuritud rakud kuulusid Emiliania huxleyi vetikale, mida teadlased olid juba varem tuvastanud kui konkreetse hiidviiruse peremeest. Seekord keskendusid nad aga teistele viirus-peremees paaridele, mis olid proovis vähem esindatud.

Näiteks avastasid nad, et viirus «Imitervirales-07» nakatab Katablepharidaceae perekonna vetikaid — seos, mida polnud varem kirjeldatud. Nad avastasid ka, et viirus toodab valke, mis mõjutavad otseselt peremeesrakkude käekäiku, sealhulgas valke, mis suudavad infektsiooni hilisfaasis põhjustada rakkude programmeeritud surma.

Teadlased leidsid isegi otsese seose viiruse esinemise ja nakatunud vetikate populatsiooni kokkuvarisemise vahel.

Uuringu laiem mõju

Teadlased usuvad, et nende meetodit saab kasutada ka teistes piirkondades, sealhulgas äärmuslikes kliimatingimustes nagu polaarsed alad ja Alpijärved, et tuvastada viiruste ja teiste patogeenide koostoimeid.

Vardi sõnul võib kliimamuutustega seotud protsesside tõttu sulavast jääst vabaneda iidseid patogeene. See uus meetod võimaldab meil neid patogeene palju hõlpsamini tuvastada ja aitab inimkonnal valmistuda võimalike keskkonnaohtude tarvis.

Uuring on oluline samm hiidviiruste ja nende peremeesorganismide vaheliste seoste mõistmisel. Uued teadmised võivad aidata paremini hinnata hiidviiruste mõju mereökosüsteemidele ja kliimamuutuste kontekstis tuvastada võimalikud ohud, mis on seotud sulava jääga vabanenud iidsete patogeenidega.

Eestikelstes tektsides kasutatakse terminit «hiirused» e. siis hiigelviirused. Samas on «hiiruse» sõna keeleliselt pigem justkui hiirtele viitav.

Allikas: Phys Org, Weizmann Institute of Science