빙하에 보존된 고대 바이러스 게놈은 지구 기후의 역사와 바이러스가 기후 변화에 어떻게 적응하는지 보여줍니다.

인간이 지구의 기후와 생태계를 변화시키면서 과학자들은 기후 변화로 인해 어떤 일이 일어날지 예측하는 데 도움을 주기 위해 지구의 역사를 찾고 있습니다.이를 위해 빙하와 같은 거대한 얼음 구조물이 역할을 합니다. 자연의 냉동고, 바이러스를 포함한 과거 기후와 생태계에 대한 자세한 기록을 보관합니다.

우리는 다음과 같은 팀입니다 미생물학자 그리고 고생물학자 빙하 속에 보존된 바이러스를 포함한 고대 미생물을 연구하는 곳입니다.우리 동료들과 함께 로니 톰슨, 버지니아 리치 그리고 다른 연구원들 아이스 코어 고기후학 그룹 오하이오 주립대학교에서는 얼음 코어에 보관된 바이러스와 환경 간의 상호 작용을 조사합니다. 티베트 고원의 굴리야 빙하.

새로 발표된 연구는 고대 바이러스 공동체의 게놈을 빙하 얼음에 보존된 특정 기후 조건과 연결함으로써 이러한 현상이 어떻게 발생하는지에 대한 통찰력을 제공합니다. 바이러스는 지구의 변화하는 기후에 적응했습니다 지난 41,000년 동안.

바이러스 유전자의 역사 읽기

우리는 주로 사용된 메타게놈 – 환경 샘플에 존재하는 모든 미생물의 전체 유전적 함량을 포착하는 게놈 컬렉션 – Guliya 얼음 코어 내 9개의 개별 시간 간격에서 바이러스 게놈을 재구성합니다.이러한 시간 지평은 세 가지 주요 추위-따뜻함 주기에 걸쳐 있으며, 다양한 기후 조건에 반응하여 바이러스 공동체가 어떻게 변화했는지 관찰할 수 있는 독특한 기회를 제공합니다.

분석을 통해 우리는 게놈을 복구했습니다. 1,705종의 바이러스에 해당, 알려진 빙하 보존 고대 바이러스를 50배 이상 확장합니다.

4분의 1 정도에 불과하다 우리는 이전에 글로벌 데이터 세트에서 캡처한 거의 1,000개의 메타게놈에서 식별된 모든 바이러스와 종 수준의 유사성을 공유하는 것을 발견했습니다.이러한 중복되는 종의 대부분은 또한 티베트 고원 출신이었습니다.이는 굴리야 빙하(Guliya Glacier)에 보존된 적어도 일부 바이러스가 해당 지역에서 유래했음을 시사하지만, 이용 가능한 데이터베이스에 빙하 바이러스가 상대적으로 부족하다는 점도 시사합니다.

이러한 새로운 참조 게놈을 사용하여 우리는 그들의 이야기를 "읽으려고" 시도했습니다.

한 가지 중요한 발견은 다음과 같습니다. 바이러스 커뮤니티는 상당히 다양했습니다. 추운 기후와 따뜻한 기후 사이.빙하에서 가장 뚜렷한 바이러스 종 군집은 마지막 빙하기 단계에서 홀로세로의 주요 전환과 동시에 약 11,500년 전에 나타났습니다.이는 추운 시기와 따뜻한 시기의 독특한 기후 조건이 바이러스 군집의 구성에 큰 영향을 미쳤음을 시사합니다.우리는 이러한 영향이 바람 패턴의 변화로 인해 다른 곳의 바이러스가 유입되고 빙하의 온도 변화로 인한 선택 압력에 영향을 받을 가능성이 높다고 가정합니다.

더 깊이 파고들어 다음으로 바이러스가 호스트와 상호 작용하는 방식을 결정했습니다.이를 위해 우리는 컴퓨터 모델을 사용하여 바이러스 게놈을 이 환경에서도 발견되는 다른 미생물의 게놈과 비교했습니다.우리는 바이러스를 발견했습니다 지속적으로 감염됨 플라보박테리움, 빙하 환경에서 흔히 발견되는 박테리아 계통입니다.

우리는 또한 굴리야 빙하의 바이러스가 신진대사를 조작하기 위해 숙주로부터 유전자를 “훔쳐야” 한다는 사실도 배웠습니다.바이러스 게놈 내에서 암호화된 것은 50개의 보조 대사 유전자 비타민, 아미노산 및 탄수화물의 합성 및 분해를 포함한 신진대사와 관련됩니다.이들 유전자 중 일부는 연구된 9개 시간 간격 모두에 걸쳐 풍부했는데, 이는 미생물 숙주가 빙하 표면의 가혹한 조건에 대처하고 그에 따라 바이러스 적합도를 향상시키는 데 도움이 된다는 것을 시사합니다.

따라서 바이러스는 세포를 감염시키고 죽일 뿐만 아니라 감염 중에 숙주의 적합성을 변경하여 빙하 환경의 극한 조건에서 생존할 수 있는 능력에 영향을 미칠 가능성이 있습니다.

시간에 따른 기후 변화

우리의 연구 결과는 바이러스 형태의 생명체가 수만 년에 걸쳐 기후 변화에 어떻게 반응해왔는지에 대한 새로운 관점을 제공합니다.

이러한 고대 상호 작용을 이해하는 것은 바이러스학과 기후 과학 모두에서 미래 연구를 위한 독특한 기회를 제공합니다.고대 바이러스가 과거 기후 변화에 어떻게 반응했는지 연구함으로써 연구자들은 바이러스가 진행 중인 지구 기후 변화에 어떻게 적응하는지에 대한 귀중한 통찰력을 얻을 수 있습니다.

우리는 빙하 얼음이 각 층에서 시간이 지남에 따라 미생물과 생태계에 대한 정보를 포착함으로써 지구 기후의 역사와 기후가 지탱해 온 생물, 특히 빙하 얼음 보호구역을 밝히는 데 중요한 자원으로 남아 있다고 믿습니다. 급격히 감소하다.