นักวิทยาศาสตร์ค้นพบไวรัสที่แอบครองมหาสมุทรโลก

ไวรัส RNA ส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตในมหาสมุทรที่มีอิทธิพล

นักวิทยาศาสตร์รายงาน ไวรัสลึกลับหลายพันตัวที่เพิ่งค้นพบซึ่งแฝงตัวอยู่ในมหาสมุทรของโลกอาจส่งผลกระทบอย่างใหญ่หลวงต่อระบบนิเวศ ส่วนหนึ่งมาจาก “การตั้งโปรแกรมใหม่” ให้กับโฮสต์ที่พวกมันติดเชื้อ

งานวิจัยชิ้นใหม่นี้เผยแพร่เมื่อวันพฤหัสบดีที่ 9 มิถุนายน ในวารสารScience(เปิดในแท็บใหม่), มุ่งเน้นไปที่ไวรัสที่มีRNAซึ่งเป็นลูกพี่ลูกน้องของ DNA ตัวอย่างของไวรัสอาร์เอ็นเอมีอยู่มากมายในโรคของมนุษย์ ตัวอย่างเช่น ไวรัสโคโรน่าและไวรัสไข้หวัดใหญ่ต่างก็มีพื้นฐานมาจากอาร์เอ็นเอ อย่างไรก็ตาม เมื่อพูดถึงไวรัสอาร์เอ็นเอในมหาสมุทร นักวิทยาศาสตร์ก็แค่เรียนรู้เกี่ยวกับความหลากหลายที่สามารถพบได้และช่วงของโฮสต์ที่สามารถแพร่เชื้อได้

จากการศึกษาครั้งใหม่นี้ “เราแน่ใจอย่างแน่นอนว่าไวรัสอาร์เอ็นเอส่วนใหญ่ในมหาสมุทรกำลังแพร่เชื้อยูคาริโอตของจุลินทรีย์ เชื้อราและโปรติสต์ และในระดับที่น้อยกว่าคือสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง” Guillermo Dominguez-Huerta ผู้เขียนร่วมคนแรก ซึ่งเป็นรองศาสตราจารย์ดุษฎีบัณฑิต นักวิชาการด้านนิเวศวิทยาไวรัสที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐโอไฮโอ (OSU) ในช่วงเวลาที่ทำการศึกษากล่าวกับ WordsSideKick.com ยูคาริโอตเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีเซลล์ที่ซับซ้อนซึ่งเก็บสารพันธุกรรมไว้ในนิวเคลียส 

โฮสต์ไวรัสเหล่านี้ ได้แก่ เชื้อราและโปรติสต์ ซึ่งรวมถึงสาหร่ายและอะมีบาดึงคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากชั้นบรรยากาศ ดังนั้นจึงส่งผลต่อปริมาณคาร์บอนที่สะสมอยู่ในมหาสมุทร สตีเวน วิลเฮล์ม ผู้ตรวจสอบหลักของกลุ่มวิจัยนิเวศวิทยาทางน้ำจุลินทรีย์แห่งมหาวิทยาลัยเทนเนสซี น็อกซ์วิลล์ ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษาใหม่กล่าว

ที่เกี่ยวข้อง: 70,000 ไวรัสที่ไม่เคยเห็นมาก่อนที่พบในลำไส้ของมนุษย์

“ด้วยจำนวนอนุภาคไวรัสอาร์เอ็นเอที่มีอยู่มากมาย การรู้ว่าพวกเขาสามารถทำเช่นนี้ได้อย่างต่อเนื่องเพื่อสร้างเรื่องราวของไวรัสที่สำคัญในโลกด้วยความเคารพต่อการไหลของพลังงานและคาร์บอน” วิลเฮล์มบอกกับ WordsSideKick.com ในอีเมล

(Wilhelm ได้ร่วมมือกับผู้เขียนการศึกษาหลายคน รวมทั้ง Matthew Sullivan และ Alexander Culley ในโครงการที่ไม่เกี่ยวข้องกับการศึกษาใหม่)

ไวรัส ไวรัสทุกที่ 

เมื่อต้นปีนี้ Dominguez-Huerta และเพื่อนร่วมงานของเขารายงานว่าพบไวรัส RNA ที่ไม่ปรากฏชื่อก่อนหน้านี้มากกว่า 5,500 ตัวในมหาสมุทรโลก 

สำหรับการศึกษานั้นซึ่งตีพิมพ์ในวันที่ 7 เมษายนในวารสารScience(เปิดในแท็บใหม่)ทีมวิเคราะห์ตัวอย่างน้ำ 35,000 ตัวอย่างที่รวบรวมจาก 121 แห่งในห้ามหาสมุทรโดย Tara Oceans Consortium ซึ่งเป็นการศึกษาระดับโลกที่กำลังดำเนินการตรวจสอบผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในมหาสมุทร ตัวอย่างน้ำเหล่านี้เต็มไปด้วยแพลงก์ตอน ซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่ลอยอยู่ในกระแสน้ำและมักทำหน้าที่เป็นโฮสต์ของไวรัสอาร์เอ็นเอ ในการตรวจหาไวรัสภายในแพลงตอนเหล่านี้ นักวิจัยจึงกรองผ่าน RNA ทั้งหมดในเซลล์ของแพลงตอนเพื่อค้นหาตัวอย่างเฉพาะของรหัสพันธุกรรมที่เรียกว่ายีน RdRp

Dominguez-Huerta ซึ่งปัจจุบันทำงานเป็นที่ปรึกษาทางวิทยาศาสตร์กับบริษัทชื่อ Virosphaera กล่าวว่า “นั่นเป็นเพียงลำดับรหัส … ที่พบได้ทั่วไปในไวรัส RNA ทั้งหมด อย่างไรก็ตาม ยีน RdRp นั้นไม่มีอยู่ในเซลล์และไวรัสชนิดอื่นๆ 

ในท้ายที่สุด ทีมวิจัยพบว่าไวรัสอาร์เอ็นเอจำนวนมากซ่อนตัวอยู่ในแพลงก์ตอน พวกเขาเสนอให้เพิ่มจำนวนไวรัสอาร์เอ็นเอ ไฟลาไวรัสเป็นสองเท่า ซึ่งเป็นประเภทการจัดหมวดหมู่กว้างๆ ที่อยู่ใต้ “อาณาจักร” จากห้าถึง 10 เพื่อจำแนกพวกมันทั้งหมด

จากจุดนั้น นักวิจัยต้องการทำความเข้าใจให้ดีขึ้นว่าไวรัสเหล่านี้แพร่กระจายไปทั่วโลกอย่างไรและเป้าหมายของโฮสต์ใด 

นักวิทยาศาสตร์ระบุว่าชุมชนไวรัสสามารถจำแนกออกเป็นสี่โซนหลัก: อาร์กติกแอนตาร์กติก Temperate และ Tropical Epipelagic ซึ่งหมายถึงใกล้กับพื้นผิวมหาสมุทร และ Temperate และ Tropical Mesopelagic ซึ่งหมายถึงประมาณ 656 ถึง 3,280 ฟุต (200 ถึง 1,000 เมตร) ใต้น้ำ ที่น่าสนใจคือ ความหลากหลายของไวรัสดูสูงที่สุดในเขตขั้วโลก แม้ว่าจะมีโฮสต์ที่หลากหลายกว่าให้แพร่เชื้อในน่านน้ำที่อุ่นกว่า  

ที่เกี่ยวข้อง: ใต้ท้องทะเล: 50 ภาพที่น่าทึ่งจากมหาสมุทรของเรา

Ahmed Zayed ผู้เขียนร่วมคนแรก นักวิทยาศาสตร์การวิจัยในภาควิชาจุลชีววิทยาที่ OSU กล่าวว่า “ไวรัส เมื่อพูดถึงความหลากหลาย ไม่สนใจว่าน้ำจะเย็นแค่ไหน การค้นพบนี้บ่งชี้ว่าใกล้ขั้ว ไวรัสหลายชนิดน่าจะแข่งขันกันเพื่อโฮสต์เดียวกัน Zayed กล่าวกับ WordsSideKick.com

เพื่อระบุโฮสต์ไวรัสเหล่านี้ ทีมงานใช้กลยุทธ์หลายอย่าง ตัวอย่างเช่น วิธีการหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการเปรียบเทียบจีโนมของไวรัส RNA กับโฮสต์ที่รู้จักกับไวรัสที่เพิ่งค้นพบ และอีกวิธีหนึ่งเกี่ยวข้องกับการค้นหาตัวอย่างที่หายากของ RNA ของไวรัสในจีโนมของเซลล์เจ้าบ้าน ซึ่งบางครั้ง RNA อาจถูกทิ้งไว้เบื้องหลัง การวิเคราะห์นี้เปิดเผยว่าไวรัสอาร์เอ็นเอจำนวนมากในมหาสมุทรติดเชื้อราและโพรทิสต์ บางชนิดติดเชื้อในสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง และเศษส่วนเล็กๆ  ติดเชื้อ แบคทีเรีย

ทีมวิจัยยังค้นพบโดยไม่คาดคิดว่าไวรัส 95 ตัวมียีนที่พวกเขา “ขโมยมา” จากเซลล์เจ้าบ้าน Dominguez-Huerta กล่าว ในโฮสต์ ยีนเหล่านี้ช่วยควบคุมกระบวนการเผาผลาญภายในเซลล์ การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่าไวรัสรบกวนการเผาผลาญของโฮสต์ในทางใดทางหนึ่ง ซึ่งน่าจะเป็นไปได้เพื่อเพิ่มการผลิตอนุภาคไวรัสใหม่ให้สูงสุด ผู้เขียนสรุป

Dominguez-Huerta กล่าวว่าการศึกษาขนาดเล็กบางชิ้นได้บอกใบ้ถึงความสามารถในการกวาดล้างยีนนี้ในอดีต

หลังจากระบุสิ่งที่เป็นโฮสต์ของไวรัสในมหาสมุทรที่อาจติดเชื้อ ทีมงานได้พิจารณาว่าไวรัสประมาณ 1,200 ตัวอาจเกี่ยวข้องกับการส่งออกคาร์บอน ซึ่งเป็นกระบวนการที่คาร์บอนถูกดึงออกจากชั้นบรรยากาศ รวมเข้ากับสิ่งมีชีวิตในทะเลแล้ว “ส่งออก” ไปยังทะเลลึก เมื่อสิ่งมีชีวิตเหล่านั้นจมลงสู่ก้นทะเลหลังความตาย 

สถาบันวิจัยพิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำมอนเทอเรย์เบย์ (Monterey Bay Aquarium Research Institute ) ระบุว่า ยิ่งแหล่งกักเก็บคาร์บอนเหล่านี้จมอยู่ลึกเท่าใด ก็ยิ่งมีแนวโน้มที่จะเก็บไว้ในมหาสมุทรนานขึ้นเท่านั้นก่อนที่จะถูกปั่นจักรยานกลับคืนสู่ชั้นบรรยากาศ(เปิดในแท็บใหม่). ด้วยเหตุนี้ การส่งออกคาร์บอนจึงเป็นปัจจัยสำคัญที่นักวิทยาศาสตร์นำมารวมไว้ในแบบจำลองการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ การศึกษาใหม่ชี้ให้เห็นว่าการติดเชื้อของสิ่งมีชีวิตในทะเลด้วยไวรัสอาร์เอ็นเออาจเป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่ไม่เคยทราบมาก่อนซึ่งขับเคลื่อนการไหลของคาร์บอนในมหาสมุทร โดยที่ไวรัสเปลี่ยนแปลงกิจกรรมของเซลล์ของโฮสต์ที่พวกมันติดเชื้อ

ไวรัสอาร์เอ็นเออาจขับเคลื่อนการไหลของคาร์บอนโดยแยกโฮสต์ของพวกมันออกและปล่อยคาร์บอนที่กักเก็บลงไปในมหาสมุทร วิลเฮล์มกล่าว เนื่องจากไวรัสมักจะระเบิดออกจากโฮสต์ของพวกมันหลังจากทำซ้ำอย่างรวดเร็วภายในพวกมัน

หน้าแรก