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.

Бурятская Атлантида. Как на глазах жителей ушли на дно Байкала целые сёла Подробнее

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.

Почему «молчит» рыба? Влияет ли глобальное потепление на Байкал Подробнее

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.

От дальнего космоса до берегов Дуная. Где встречаются тёзки озера Байкал Подробнее

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.