Вирусы в океане незаменимы

Слово "бактерия" обычно не вызывает у людей однозначно негативных чувств - ведь патогенных бактерий, вызывающих заболевания животных или растений, в конце концов, не так уж много, а вот, скажем, без бактериальной микрофлоры в пищеварительном тракте человек просто не смог бы выжить, да и вообще доля "вредных" среди бескрайнего множества видов бактерий значительно меньше, чем доля "полезных".

Иное дело - вирус. Это слово вызывает у любого человека резко отрицательные ассоциации, что, в общем-то, вполне объяснимо: вирус всегда воспринимается как патоген, инфекционный агент, возбудитель какого-нибудь более или менее тяжелого заболевания.

Каждую секунду вирусы в океане инфицируют 100 секстиллионов организмов

Однако не все так просто. Среди вирусов доля опасных для человека патогенов тоже невелика, а их видовое многообразие превосходит видовое многообразие бактерий. Но если мир бактерий изучен примерно на 1 процент, то мир вирусов - и того меньше: на сегодняшний день описано всего лишь около 5 тысяч видов вирусов, а насчитывается их, видимо, несколько миллионов, и они поистине вездесущи. За последние годы огромное множество вирусов было открыто в мировом океане, причем оказалось, что в этой экосистеме они играют - без преувеличения - ключевую роль.

Конечно, вирусы и в океане несут смерть тем организмам, которые они поражают. Прежде всего, это микроорганизмы - зоопланктон, бактерии, одноклеточные водоросли. Проникнув внутрь клетки-хозяина, вирус использует ее метаболизм и генетический аппарат для создания множества копий самого себя. Инфицированная и перепрограммированная вирусом клетка превращается в своего рода фабрику по производству и сборке новых вирусов. Некоторое время спустя клетка-хозяин лопается и погибает, а новые вирусы выходят наружу и распределяются в воде. Каждую секунду в океане происходит ни много ни мало 10 в 23-й степени вирусных заражений.

Без вирусов экосистема океана тормозится

Казалось бы, этот процесс, многократно повторенный, должен крайне негативно отразиться на состоянии экосистемы. На самом же деле это не так, говорит канадский исследователь Кёртис Саттл (Curtis Suttle), профессор биологии университета Британской Колумбии в Ванкувере, возглавляющий лабораторию вирусологии и микробиологии моря: "Нас очень удивило то, что если вирусы из системы удалить, то в ней наступает застой, другие морские организмы перестают расти и размножаться. То есть эффект оказывается прямо противоположным ожидаемому".

"Логика вроде бы говорит: вирус несет смерть, и чем больше вирусов, тем больше смерти, чем меньше вирусов, тем больше жизни, - продлолжает Саттл. - Но все дело в том, что гибель микроорганизма вследствие вирусной инфекции сопровождается разрывом его мембраны, и содержимое этого одноклеточного попадает в воду, где служит пищей другим организмам. Вирусы осуществляют своего рода рециклинг, утилизацию и вторичное использование питательных веществ, то есть являются одним из самых главных колесиков в том механизме, который приводит в движение всю экосистему. Без вирусов прочие колесики вращались бы гораздо медленнее".

Вирусы в океане ускоряют производство кислорода

Но это означает, что вирусы выполняют исключительно важную функцию и для жизни вне морей - функцию, значение которой трудно переоценить. Профессор Саттл поясняет: "Многие люди не знают, что именно океанские микроорганизмы производят половину всего кислорода на планете. А вирусы, убивая каждый день примерно 20 процентов всей живой биомассы в океане, поставляют тем самым питательные вещества новым организмам".

Обитающие в океане одноклеточные, пусть они столь малы, что невооруженным глазом их практически и не видно, составляют большую часть суммарной массы всех живых существ на нашей планете. Этот морской планктон можно разделить на две большие группы.

Первая группа - мелкие свободноплавающие водоросли. Как и прочие растения, они поглощают углекислый газ и воду из окружающей среды и за счет энергии солнечного света синтезируют простые сахара, выделяя в окружающую среду кислород. Углекислый газ и вода в океане присутствуют в избытке, но для роста и размножения водорослям нужны еще и аминокислоты, белки, пигменты и т.д., а вот необходимые для их синтеза элементы - сера, азот, железо, фосфор - часто являются дефицитом.

Вторая группа - микроорганизмы, не способные к фотосинтезу и вынужденные - как и высшие животные, включая человека, - поедать другие организмы, чтобы заполучить необходимые органические вещества. При этом они поглощают больше азота, железа и фосфора, чем им требуется, а потому выделяют излишки в окружающую среду, где эти элементы востребованы водорослями.

Удобрение океанов сульфатом железа - плохая идея

Вызванная вирусами гибель морских микроорганизмов ускоряет этот круговорот, говорит профессор Саттл: "Большая часть углерода плохо поддается усвоению, потому что она заключена в клеточной мембране, а это довольно прочная субстанция. А, скажем, азот и фосфор входят в состав белков и ДНК, эти соединения расщепляются проще. Поэтому когда вирус убивает клетку, другие микроорганизмы довольно быстро поглощают азот и фосфор, а углерод остается и медленно погружается в глубину. К сожалению, пока детали этого механизма изучены недостаточно".

"Вместе с коллегами из других научных учреждений мы работаем над усовершенствованием существующих моделей с тем, чтобы в них лучше учитывался фактор вирусов, - отмечает канадский исследователь. - Мы пытаемся понять, каковы глобальные последствия этих процессов, и предсказать, как вмешательство в них изменит нынешнее равновесие на планете".

Вопрос не праздный, учитывая, что некоторые горячие головы из числа ученых уже давно предлагают весьма радикальные меры борьбы с изменением климата. Сюда относится, в частности, идея внесения в океан сульфата железа в качестве удобрения, чтобы стимулировать рост водорослей, поглощающих углекислый газ из атмосферы. Уже были даже произведены соответствующие эксперименты.

Подобные проекты - они именуются геоинжинирингом - чреваты непредсказуемыми последствиями, предостерегает профессор Саттл: "Предпринимать такие попытки очень опасно, потому что мы пока плохо понимаем все эти процессы в их совокупности. С одной стороны, мы не сможем управлять цветением планктона. С другой стороны, если вирусы ускорят оборот углерода, то в конечном итоге может оказаться, что мы произведем больше углекислого газа, чем свяжем. Вносить удобрения в океан - плохая идея!"