Naukowcy badający lód lodowcowy znaleźli wirusy mające prawie 15 000 lat w dwóch próbkach lodu pobranych z Wyżyny Tybetańskiej w Chinach. Większość z tych wirusów, które przetrwały, ponieważ pozostały zamrożone, różni się od innych wirusów skatalogowanych do tej pory.
Odkrycia, opublikowane w czasopiśmie Microbiome, mogą pomóc naukowcom zrozumieć, w jaki sposób wirusy ewoluowały na przestrzeni wieków. Na potrzeby tego badania naukowcy stworzyli również nową, ultraczystą metodę analizy drobnoustrojów i wirusów w lodzie bez jej zanieczyszczenia.
„Te lodowce powstawały stopniowo, a wraz z pyłem i gazami, wiele, wiele wirusów zostało również osadzonych w tym lodzie” – powiedział Zhi-Ping Zhong, główny autor badania i badacz z The Ohio State University Byrd Polar and Climate Research Ośrodek zajmujący się również mikrobiologią. „Lodowce w zachodnich Chinach nie są dobrze zbadane, a naszym celem jest wykorzystanie tych informacji do odzwierciedlenia przeszłych środowisk. A wirusy są częścią tych środowisk”.
Naukowcy przeanalizowali rdzenie lodowe pobrane w 2015 roku z pokrywy lodowej Guliya w zachodnich Chinach. Rdzenie są zbierane na dużych wysokościach – szczyt Guliya, z którego powstał ten lód, znajduje się na wysokości 22 000 stóp nad poziomem morza. Rdzenie lodowe zawierają warstwy lodu, które gromadzą się rok po roku, zatrzymując wszystko, co znajdowało się w atmosferze wokół nich w czasie, gdy każda warstwa zamarzała. Warstwy te tworzą swego rodzaju oś czasu, którą naukowcy wykorzystali do lepszego zrozumienia zmian klimatycznych, drobnoustrojów, wirusów i gazów w historii.
Naukowcy ustalili, że lód miał prawie 15 000 lat, stosując połączenie tradycyjnych i nowych, nowatorskich technik datowania rdzenia lodowego.
Kiedy przeanalizowali lód, znaleźli kody genetyczne 33 wirusów. Cztery z tych wirusów zostały już zidentyfikowane przez społeczność naukową. Ale co najmniej 28 z nich to nowość. Wyglądało na to, że około połowa z nich przeżyła, gdy zostali zamrożeni nie pomimo lodu, ale z jego powodu.
„Są to wirusy, które rozwijałyby się w ekstremalnych środowiskach” – powiedział Matthew Sullivan, współautor badania, profesor mikrobiologii na Ohio State i dyrektor Ohio State’s Center of Microbiome Science. „Wirusy te mają sygnatury genów, które pomagają im infekować komórki w zimnych środowiskach – po prostu surrealistyczne sygnatury genetyczne pokazujące, jak wirus jest w stanie przetrwać w ekstremalnych warunkach. Nie są to łatwe do wyciągnięcia sygnatury i metoda, którą opracował Zhi-Ping odkażanie rdzeni i badanie drobnoustrojów i wirusów w lodzie może pomóc nam w poszukiwaniu tych sekwencji genetycznych w innych ekstremalnych środowiskach lodowych – na Marsie, na przykład na Księżycu, lub bliżej domu na ziemskiej pustyni Atacama.
Wirusy nie mają wspólnego, uniwersalnego genu, więc nazwanie nowego wirusa – i próba ustalenia, gdzie pasuje on do krajobrazu znanych wirusów – obejmuje wiele etapów. Aby porównać niezidentyfikowane wirusy ze znanymi wirusami, naukowcy porównują zestawy genów. Zestawy genów znanych wirusów są skatalogowane w naukowych bazach danych.
Te porównania z bazami danych wykazały, że cztery wirusy w rdzeniach czap lodowych Guliya zostały wcześniej zidentyfikowane i pochodziły z rodzin wirusów, które zazwyczaj infekują bakterie. Naukowcy odkryli, że wirusy występują w stężeniach znacznie niższych niż te, które występują w oceanach lub glebie.
Analiza naukowców wykazała, że wirusy prawdopodobnie pochodzą z gleby lub roślin, a nie zwierząt lub ludzi, zarówno w oparciu o środowisko, jak i bazy danych znanych wirusów.
Badanie wirusów w lodowcach jest stosunkowo nowe: tylko dwa poprzednie badania zidentyfikowały wirusy w starożytnym lodzie lodowcowym. Ale jest to dziedzina nauki, która staje się coraz ważniejsza w miarę zmian klimatu, powiedział Lonnie Thompson, starszy autor badania, wybitny profesor nauk o Ziemi w Ohio State i starszy naukowiec w Byrd Center.
„Niewiele wiemy o wirusach i drobnoustrojach w tych ekstremalnych środowiskach oraz o tym, co tak naprawdę tam jest” – powiedział Thompson. „Dokumentacja i zrozumienie tego jest niezwykle ważne: jak bakterie i wirusy reagują na zmiany klimatu? Co się dzieje, gdy przechodzimy z epoki lodowcowej do ciepłego okresu, jak teraz?”
