ويركز البحث الجديد، الذي نُشر في مجلة Science، على الفيروسات التي تحتوي على RNA، وهو ابن عم جزيئي للحمض النووي. وتكثر أمثلة فيروسات الحمض النووي الريبي في الأمراض التي تصيب الإنسان. وعلى سبيل المثال، تعتمد فيروسات كورونا والإنفلونزا على الحمض النووي الريبي. ومع ذلك، عندما يتعلق الأمر بفيروسات الحمض النووي الريبي في المحيط، فإن العلماء يتعلمون فقط عن التنوع الذي يمكن العثور عليه ومجموعة المضيفات التي يمكن أن تصيبها.
واستنادا إلى الدراسة الجديدة، قال المعد الأول المشارك غييرمو دومينغيز هويرتا، الذي كان باحثا ما بعد الدكتوراه في علم البيئة الفيروسية في جامعة ولاية أوهايو (OSU)، وقت الدراسة: "نحن متأكدون من أن معظم فيروسات الحمض النووي الريبي في المحيط تصيب حقيقيات النوى الميكروبية، الفطريات والطلائعيات، وبدرجة أقل، اللافقاريات". وحقيقيات النوى هي كائنات ذات خلايا معقدة تحمل مادتها الوراثية داخل النواة.
وهذه العوائل الفيروسية - وهي الفطريات والطلائعيات، والتي تشمل الطحالب والأميبا - تسحب ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي وبالتالي تؤثر على كمية الكربون المخزنة في المحيط. ومن خلال إصابة هذه الكائنات، من المحتمل أن تؤثر فيروسات الحمض النووي الريبي على كيفية تدفق الكربون عبر المحيط بشكل عام، كما قال ستيفن فيلهلم، الباحث الرئيسي في مجموعة أبحاث البيئة الميكروبية المائية في جامعة تينيسي نوكسفيل، والذي لم يشارك في الدراسة الجديدة.
وقال فيلهلم: "بالنظر إلى وفرة جزيئات فيروسات الحمض النووي الريبي، فإن معرفة أنها تستطيع القيام بذلك يستمر في بناء قصة مدى أهمية الفيروسات في العالم فيما يتعلق بكيفية تدفق الطاقة والكربون".
وفي وقت سابق من هذا العام، أفاد دومينغيز هويرتا وزملاؤه بالعثور على أكثر من 5500 فيروسات RNA لم يتم التعرف عليها سابقا في محيطات العالم.
وبالنسبة لتلك الدراسة، التي نُشرت في 7 أبريل في مجلة Science، حلل الفريق 35000 عينة مياه تم جمعها من 121 موقعا في المحيطات الخمسة بواسطة اتحاد Tara Oceans Consortium، وهي دراسة عالمية جارية لفحص التأثير لتغير المناخ في المحيطات. وتعج عينات المياه هذه بالعوالق - وهي كائنات دقيقة تنجرف في التيار وغالبا ما تعمل كمضيف لفيروسات الحمض النووي الريبي. ولاكتشاف الفيروسات داخل هذه العوالق، قام الباحثون بفحص جميع الحمض النووي الريبي في خلايا العوالق للعثور على مقتطف معين من الشفرة الجينية، يسمى جين RdRp.
وقال دومينغيز هويرتا، الذي يعمل حاليا كمستشار علمي مع شركة Virosphaera: "هذا هو تسلسل الترميز الوحيد المشترك عبر جميع فيروسات الحمض النووي الريبي". ومع ذلك، فإن جين RdRp غائب عن الخلايا وأنواع الفيروسات الأخرى.
وفي النهاية، وجد الفريق الكثير من فيروسات الحمض النووي الريبي المخبأة في العوالق لدرجة أنهم اقترحوا مضاعفة عدد شعب فيروسات الحمض النووي الريبي - الفئة التصنيفية الواسعة التي تقع أسفل "المملكة" - من خمسة إلى 10 من أجل تصنيفها جميعا.
ومن هناك، أراد الباحثون أن يفهموا بشكل أفضل كيفية توزيع هذه الفيروسات في جميع أنحاء العالم.
وقرر العلماء أن المجتمعات الفيروسية يمكن تصنيفها إلى أربع مناطق رئيسية: القطب الشمالي والقطب الجنوبي والمعتدل والمداري Epipelagic، وهذا يعني بالقرب من سطح المحيط، وMesopelagic المعتدلة والمدارية، وهذا يعني حوالي 656 إلى 3280 قدما (200 إلى 1000 متر) تحت الماء. ومن المثير للاهتمام، أن تنوع الفيروسات بدا أعلى في المناطق القطبية، على الرغم من وجود مجموعة متنوعة من العوائل التي تصيب في المياه الدافئة.
ولتحديد المضيفين الفيروسيين، استخدم الفريق عدة استراتيجيات؛ على سبيل المثال، تضمنت إحدى الطرق مقارنة جينومات فيروسات الحمض النووي الريبي مع مضيفات معروفة مع تلك الموجودة في الفيروسات المكتشفة حديثا، واشتملت طريقة أخرى على البحث عن قصاصات نادرة من الحمض النووي الريبي الفيروسي في جينومات الخلايا المضيفة، حيث يمكن أحيانا ترك أجزاء من الحمض النووي الريبي وراءها.
وكشف هذا التحليل أن العديد من فيروسات الحمض النووي الريبي في المحيط تصيب الفطريات والطلائعيات، وبعضها يصيب اللافقاريات وجزء صغير يصيب البكتيريا.
وقال هويرتا إن الفريق اكتشف أيضا بشكل غير متوقع أن 95 من الفيروسات تحمل جينات "سرقتها" من الخلايا المضيفة لها. وفي المضيف، تساعد هذه الجينات على توجيه عمليات التمثيل الغذائي داخل الخلية. وخلص الباحثون إلى أن هذا الاكتشاف يشير إلى أن الفيروسات عبثت بعملية التمثيل الغذائي لمضيفها بطريقة ما، من أجل تعظيم إنتاج جزيئات فيروسية جديدة.
وبعد تحديد المضيفين المحتمل أن تصيب فيروسات المحيطات، قرر الفريق أن حوالي 1200 من الفيروسات قد تكون متورطة في تصدير الكربون - وهي العملية التي يتم من خلالها استخراج الكربون من الغلاف الجوي، ودمجها في الكائنات البحرية ثم "تصديرها" إلى أعماق البحار حيث تغرق تلك الكائنات في قاع البحر بعد الموت.
وكلما تعمقت مخازن الكربون هذه، زاد احتمال بقائها مخزنة في المحيط قبل إعادة تدويرها إلى الغلاف الجوي، وفقا لمعهد أبحاث خليج مونتيري للأحياء المائية. لهذا السبب، يعد تصدير الكربون عاملا مهما يدرجه العلماء في نماذج تغير المناخ.
وتقترح الدراسة الجديدة أن إصابة الكائنات البحرية بفيروسات الحمض النووي الريبي قد تكون عاملا آخر غير معترف به سابقا يقود تدفق الكربون في المحيطات، من حيث أن الفيروسات تغير النشاط الخلوي للمضيف الذي تصيبه.
وقال فيلهلم إن فيروسات الحمض النووي الريبي قد تؤدي أيضا إلى تدفق الكربون عن طريق فصل مضيفيها وانسكاب الكربون المحتجز في المحيط، نظرا لأن الفيروسات غالبا ما تنفجر من مضيفها بعد التكاثر السريع داخلها.