1700 древних вирусов в леднике раскрыли тайны климата

Представьте: мы взяли кусок льда с ледника в Тибете, растопили его и нашли там 1705 видов вирусов. Некоторым из них — 41 тысяча лет. И это не просто застывшие капсулы времени. Оказывается, когда на Земле теплело, вирусы начинали бурно «эволюционировать». Получается, глобальное потепление и мир микробов связаны куда теснее, чем мы думали.

Ледники — это такие природные холодильники, которые бережно хранят информацию о климате прошлого сотни тысяч лет. Учёные из Университета штата Огайо и Университета Небраски задались вопросом: а что, если вирусы, вмороженные в этот лёд, — это ключ к разгадке того, как менялась жизнь на планете вместе с климатом? И ведь не ошиблись.

Микробы — это не просто пассажиры на корабле Земля. Они — настоящие штурманы эволюции. Они задают правила игры для других видов: например, создают условия, при которым выживают сильнейшие, или передают гены через вирусы. А ещё микробы управляют метаболизмом всей экосистемы — регулируют, сколько углекислого газа она поглощает или выделяет. И всё это происходит в масштабах планеты.

«Вирусы в ледниках — как забытые дирижёры древних оркестров», — говорят исследователи в своей новой работе в журнале Nature Geoscience. Но до сих пор мы почти ничего не знали о том, как эти дирижёры реагировали на смену климатических эпох. Почему? Во-первых, во льду биомассы — кот наплакал, её трудно собрать. Во-вторых, микробиология ледников — наука молодая и, чего греха таить, пугающая инвесторов: вдруг оттуда вылезет что-то опасное? Так что финансирование таких экспедиций — дело рискованное.

«Но без этих данных мы никогда не поймём, какой на самом деле была наша планета», — объясняет Мэтью Б. Салливан, соавтор исследования. Кстати, бояться древних вирусов не стоит: скорее всего, они охотились на бактерий и архей, а не на нас с вами. Так что учёные спокойно изучают их, чтобы понять, как вирусы связаны с климатическими циклами Земли. И тут начинается самое интересное.

Чем жарче — тем разнообразнее

Образцы брали с ледника Гулия на северо-западе Тибета. Это место — настоящий клад для палеоклиматологов: нижняя часть ледника лежит на высоте 6000 метров. Чтобы добыть лёд, команде из 60 человек пришлось два месяца работать в горах, а транспортировали керны на спинах яков. Каждое животное тащило по 12 метров ледяных сегментов, некоторые из которых добыли с глубины 310 метров — почти у самой коренной породы.

В лаборатории лёд проанализировали современными методами секвенирования и нашли геномы 1705 видов вирусов. Самые старые из них прожили во льду 41 тысячу лет, а самые молодые — всего 160. Это в 50 раз больше данных о вирусах, чем учёные собрали за всю историю изучения ледников. Вдумайтесь только!

Больше 70% этих вирусов раньше никто не видел — они живут только здесь, в леднике Гулия. А вот четверть из них встречается и в других уголках планеты. «Похоже, некоторых занесло ветром с Ближнего Востока или даже из Арктики», — предполагает ведущий автор исследования Чжи-Пин Чжун.

И вот что выяснили учёные: состав вирусных «сообществ» менялся вместе с климатом. Когда было холодно, вирусы вели себя скромно и однообразно. Но стоило температуре подняться — и их разнообразие резко увеличивалось. Пик пришёлся на период около 11 500 лет назад, когда закончился последний ледниковый период и начался голоцен. Это было самое мощное потепление за последние 41 тысячу лет.

Вирусы — не просто паразиты, а помощники в выживании

Но вирусы не просто меняются сами — они меняют и тех, кого заражают. Чтобы управлять метаболизмом своих хозяев, они воруют у них гены. Некоторые из этих «украденных» инструкций встречаются во льду постоянно, на протяжении тысячелетий. Значит, вирусы совершенствовали свои способности, чтобы помогать носителям выживать в суровых условиях. Или, наоборот, чтобы управлять ими эффективнее.

Получается, вирусы не только заражают, но и меняют морфологию организмов, делая их более приспособленными к экстремальной жизни. Это открытие помогает нам понять, как вирусы эволюционируют вместе с планетой. И, возможно, даже предсказать, как нынешнее глобальное потепление повлияет на современные вирусные популяции. Конечно, для точных прогнозов нужны новые исследования. И учёные уже готовятся снова отправиться на ледник Гулия — за новыми порциями замёрзшей истории.