Γιγαντιαίοι ιοί παίζουν ρόλο στην επιβίωση των μονοκύτταρων θαλάσσιων οργανισμών που ονομάζονται πρωτόζωα. Σε αυτούς περιλαμβάνονται τα φύκη και οι αμοιβάδες που αποτελούν τη βάση των τροφικών πλεγμάτων των ωκεανών. Δεδομένου ότι αυτά τα πρωτόζωα αποτελούν σημαντικό μέρος της τροφικής αλυσίδας, αυτοί οι μεγάλοι ιοί DNA είναι συχνά υπεύθυνοι για διάφορους κινδύνους για τη δημόσια υγεία, συμπεριλαμβανομένης της επιβλαβούς άνθισης των φυκών.
Συγκεκριμένα, σύμφωνα με σχετική δημοσίευση από το Πανεπιστήμιο του Μαϊάμι, μια νέα μελέτη από επιστήμονες της Σχολής Rosenstiel των Επιστημών της Θάλασσας, της Ατμόσφαιρας και της Γης μπορεί να βοηθήσει στην αποκάλυψη των πολλών τύπων ιών που υπάρχουν στις υδάτινες οδούς και στους ωκεανούς μας. Αυτή η γνώση θα μπορούσε να βοηθήσει τους τοπικούς ηγέτες να προετοιμαστούν καλύτερα για το πότε μια επιβλαβής άνθιση φυκιών μπορεί να επηρεάσει την ακτογραμμή τους ή αν υπάρχουν άλλοι ιοί σε τοπικούς κόλπους, ποτάμια ή λίμνες.
- Advertisement -
Αναγνωρίστηκαν 530 νέες λειτουργικές πρωτεΐνες
Χρησιμοποιώντας υπολογιστικές μεθόδους υψηλής απόδοσης, οι ερευνητές εντόπισαν 230 νέους γιγαντιαίους ιούς σε δημόσια διαθέσιμα θαλάσσια μεταγονιδιωματικά σύνολα δεδομένων και χαρακτήρισαν τις λειτουργίες τους.
Τα ευρήματά τους, που δημοσιεύονται στο περιοδικό Nature NPJ Viruses, περιλαμβάνουν την ανακάλυψη νέων γονιδιωμάτων γιγάντιων ιών που ήταν προηγουμένως άγνωστα στη βιβλιογραφία. Μέσα σε αυτά τα γονιδιώματα χαρακτηρίστηκαν 530 νέες λειτουργικές πρωτεΐνες, συμπεριλαμβανομένων εννέα πρωτεϊνών που εμπλέκονται στη φωτοσύνθεση. Αυτό δείχνει ότι αυτοί οι ιοί μπορεί να είναι σε θέση να χειρίζονται τον ξενιστή τους και τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης κατά τη διάρκεια της μόλυνσης.
«Με την καλύτερη κατανόηση της ποικιλομορφίας και του ρόλου των γιγαντιαίων ιών στον ωκεανό και του τρόπου με τον οποίο αλληλεπιδρούν με τα φύκια και άλλα μικροοργανισμούς του ωκεανού, μπορούμε να προβλέψουμε και ενδεχομένως να διαχειριστούμε τις επιβλαβείς ανθίσεις φυκιών, οι οποίες αποτελούν κίνδυνο για την ανθρώπινη υγεία στη Φλόριντα, καθώς και σε όλο τον κόσμο», δήλωσε ο Μοχάμαντ Μονιρουζαμάν, συν-συγγραφέας της μελέτης και επίκουρος καθηγητής στο Τμήμα Θαλάσσιας Βιολογίας και Οικολογίας.
Ακόμα, ο ίδιος πρόσθεσε: «Οι γιγαντιαίοι ιοί είναι συχνά η κύρια αιτία θανάτου για πολλά φυτοπλαγκτόν, τα οποία αποτελούν τη βάση της τροφικής αλυσίδας που υποστηρίζει τα θαλάσσια οικοσυστήματα και τις πηγές τροφής. Οι νέες λειτουργίες που βρέθηκαν στους γιγαντιαίους ιούς, θα μπορούσαν να έχουν βιοτεχνολογικό δυναμικό, καθώς ορισμένες από αυτές τις λειτουργίες ενδέχεται να αντιπροσωπεύουν νέα ένζυμα».
Οι νέοι ιοί και ο ρόλος τους στον ξενιστή τους
Μέχρι πρόσφατα, οι γιγαντιαίοι ιοί ήταν σε μεγάλο βαθμό μη ανιχνεύσιμοι με επιστημονικές μεθόδους λόγω των περιορισμών των βιοπληροφορικών διαδικασιών. Οι ερευνητές δημιούργησαν ένα καινοτόμο εργαλείο που ονομάζεται BEREN (Bioinformatic tool for Eukaryotic virus Recovery from Environmental metageNomes), το οποίο έχει σχεδιαστεί για να αναγνωρίζει γονιδιώματα γιγαντιαίων ιών σε εκτεταμένα δημόσια σύνολα δεδομένων αλληλουχίας DNA.
«Ανακαλύψαμε ότι οι γιγαντιαίοι ιοί διαθέτουν γονίδια που εμπλέκονται σε κυτταρικές λειτουργίες, όπως ο μεταβολισμός του άνθρακα και η φωτοσύνθεση, τα οποία παραδοσιακά βρίσκονται μόνο σε κυτταρικούς οργανισμούς», δήλωσε ο Μπέντζαμιν Μιντς, κύριος συγγραφέας της μελέτης και διδακτορικός φοιτητής στο Τμήμα Θαλάσσιας Βιολογίας και Οικολογίας της Σχολής Rosenstiel. «Αυτό υποδηλώνει ότι οι γιγαντιαίοι ιοί διαδραματίζουν έναν υπερμεγέθη ρόλο στη χειραγώγηση του μεταβολισμού του ξενιστή τους κατά τη διάρκεια της μόλυνσης και στην επίδραση στη θαλάσσια βιογεωχημεία», πρόσθεσε ο ίδιος.
Πώς εντόπισαν τους νέους ιούς οι επιστήμονες
Οι συγγραφείς χρησιμοποίησαν τον υπερυπολογιστή «Pegasus» του Πανεπιστημίου του Μαϊάμι στο Frost Institute for Data Science and Computing (IDSC) για να επεξεργαστούν και να συναρμολογήσουν μεγάλα μεταγονιδιώματα, που συχνά ξεπερνούν το ένα gigabase ανά βιβλιοθήκη, επιτρέποντας την ανακατασκευή εκατοντάδων βιβλιοθηκών μικροβιακών κοινοτήτων.
«Η μελέτη αυτή μάς επέτρεψε να δημιουργήσουμε ένα πλαίσιο για τη βελτίωση των υφιστάμενων εργαλείων για την ανίχνευση νέων ιών που θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην ικανότητά μας να παρακολουθούμε τη ρύπανση και τους παθογόνους μικροοργανισμούς στις υδάτινες οδούς μας». Minch πρόσθεσε.
Η ερευνητική ομάδα κατέβασε δεδομένα αλληλουχίας DNA από εννέα μεγάλα παγκόσμια προγράμματα δειγματοληψίας ωκεανών που εκτείνονται από πόλο σε πόλο. Χρησιμοποιώντας το BEREN, ανέκτησαν γονιδιώματα γιγάντιων ιών από τα δεδομένα. Στη συνέχεια, τα γονιδιώματα σχολιάστηκαν, χρησιμοποιώντας δημόσια διαθέσιμες βάσεις δεδομένων γονιδιακών λειτουργιών για τον χαρακτηρισμό των λειτουργιών που κωδικοποιούνται από αυτούς τους ιούς. Τα γονιδιώματα αυτά συγκρίθηκαν με όλους τους – επί του παρόντος – διαθέσιμους εκπροσώπους των γιγαντιαίων ιών για τον εντοπισμό νέων λειτουργιών.
Το πρόγραμμα BEREN που χρησιμοποιήθηκε για τη διευκόλυνση αυτής της έρευνας, καλύπτει ένα κενό στον ερευνητικό τομέα, παρέχοντας ένα εύχρηστο εργαλείο μίας στάσης για τον εντοπισμό και την ταξινόμηση γιγαντιαίων ιών σε σύνολα δεδομένων αλληλούχισης.
The post Εκατοντάδες γιγαντιαίοι ιοί ανακαλύφθηκαν στους ωκεανούς appeared first on iEidiseis.
