Уникальные невидимки. В озере Байкал обнаружен «затерянный мир»
В водах самого древнего и глубокого озера планеты скрывается невидимая нам «вселенная». Недавно российские учёные обнаружили в планктоне Байкала 47 совершенно новых ДНК-вирусов, не имеющих полных аналогов в глобальных базах данных микробиологов.
Эти вирусы — совершенно естественная, но до сих пор неизученная часть уникальной экосистемы Байкала. Главные вопросы: откуда взялись микробы и не опасны ли они для человека?
Что скрывала акватория?
Исследователи из Лимнологического института СО РАН (Иркутск) и НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера (Санкт-Петербург) уже несколько лет изучают вирусное разнообразие знаменитого озера с помощью метагеномики — современного метода, позволяющего прочесть всю ДНК в образце, не выращивая микроорганизмы в лаборатории.
«Культивирование вирусов — это очень затратный по времени и сложный процесс, который в конечном счете может не привести к успеху. Кроме того, для культивирования вируса нужно получить его хозяина в чистой культуре и провести инфицирование в эксперименте, что также является сложной, а иногда и невыполнимой задачей», — рассказал порталу «Наука в Сибири» один из авторов исследования, научный сотрудник Лимнологического института СО РАН Сергей Потапов.
Метагеномика же позволяет заглянуть в мир, который ранее был невидим для учёных, более простыми средствами. Исследователи отбирали пробы воды, фильтровали их через сверхтонкие мембраны (с порами 200 нанометров), чтобы отсечь бактерии и сохранить вирусы, а затем проводили высокопроизводительное секвенирование и анализировали результаты.
Так в центре их внимания оказалась особая группа — CRESS-вирусы. Их особенность — крошечный кольцевой геном из одноцепочечной ДНК. Несмотря на простоту, эти вирусы поражают разнообразием своих хозяев — от бактерий до животных.
До недавнего времени в байкальских метагеномных данных эта группа составляла менее 1% от всех вирусных последовательностей, что делало их настоящими «невидимками». Это и подстегнуло научный интерес.
Кто их хозяева?
Последующий анализ показал, что 47 геномов CRESS-вирусов являются уникальными, то есть ещё не известными науке. У них нет 100%-го совпадения ни с одной последовательностью, занесённой в база данных микробиологов. Впрочем, это неудивительно, если учесть, что CRESS-вирусы обладают высокой скоростью мутации, а обмен генетическим материалом между ними — дело обычное.
Тем не менее, как отмечают авторы открытия, слабое, но прослеживаемое сходство с образцами из других уголков планеты (США, Новой Зеландии и Швеции) обнаруженные вирусы всё же имеют. Наиболее близкий «родственник» (77,2% сходства на уровне аминокислот) обитает в высокогорном озере Сара в Новой Зеландии, его хозяином является местная пресноводная мидия. Но остальные совпадения значительно меньше.
«Учитывая слабую изученность этой группы и небольшой объём данных из природных источников, сложно сказать однозначно, чем это объясняется», — говорит Сергей Потапов.
Что касается открытых байкальских вирусов, то их хозяевами, скорее всего, являются обитающие в озере ракообразные, моллюски или рыбы.
Опасны ли новые вирусы для человека?
Этот вопрос возникает одним из первых. Учёные предполагают, что ответ на него отрицательный: эти вирусы угрозы человеку не несут.
«Проведённый нами сравнительный анализ аминокислот показывает, что нет гомологов (схожих последовательностей. — прим. ред.), которые имели бы отношение к вирусам, способным поражать людей. Таким образом, наши данные не выявили никаких признаков опасности обнаруженных байкальских CRESS-вирусов для человека», — успокаивает Сергей Потапов.
Исследование, опубликованное в Journal of Great Lakes Research, — это не просто пополнение коллекции микроорганизмов. Изучение изолированных экосистем, таких как озеро Байкал, помогает лучше понять законы эволюции и генетического разнообразия жизни на Земле.
«Это исследование является пилотным, и в дальнейшем мы планируем расширить географию отбора образцов, чтобы более детально изучить разнообразие этой интересной группы вирусов», — заключает Сергей Потапов.
Напомним, Байкал — самое глубокое и одно из старейших озёр в мире. Ему 25 миллионов лет. Его воды хранят не только 20% мировых запасов пресной воды, но и, как мы видим, целые «вселенные» неизвестных науке организмов. Озеро примечательно высоким содержанием кислорода, низким уровнем питательных веществ и минимальным содержанием органического углерода. Его уникальные геологические и гидрологические особенности способствуют исключительному биоразнообразию и наличию видов-эндемиков.