מגני הקרח? וירוסים ענקיים מוזרים שהתגלו על משטח הקרח של גרינלנד

חוקרים מצאו וירוסים ענקיים על הקרח של גרינלנד שעשויים לשלוט בהחשכה והמסה של הקרח הארקטי על ידי הדבקה של אצות שלג. רתימת הווירוסים הללו יכולה לעזור להאט את הפשרת הקרח, ולהציג שדרה חדשה בהפחתת שינויי האקלים.

כאשר הקוטב הצפוני מפשיר בכל אביב, החי והן האצות המתכהות מתחדשות, האחרונות מזרזות את הפשרת הקרח. מדענים זיהו וירוסים ענקיים שעלולים לווסת את האצות הללו. וירוסים אלו הם ייחודיים בגודלם ובמורכבות הגנטית, ומציעים פתרונות טבעיים פוטנציאליים לבעיות הנגרמות מהמסה מהירה של קרח.

התעוררות ארקטית

בכל אביב כשהשמש זורחת באזור הארקטי לאחר חודשים של חושך, החיים חוזרים. דובי הקוטב צצים ממאורות החורף שלהם, הטרגן הארקטי ממריא חזרה ממסעם הארוך דרומה, ושורי המושק משתכשכים צפונה.

אבל החיות אינן החיים היחידים שמתעוררים מחדש על ידי השמש האביבית. אצות השוכבות רדומות על הקרח מתחילות לפרוח באביב ומשחירות שטחים נרחבים של הקרח.

כאשר הקרח משחיר, יכולתו לשקף את השמש פוחתת. זה מאיץ את הפשרת הקרח, מה שמחמיר את ההתחממות הגלובלית.

אבל חוקרים אולי מצאו דרך לשלוט בצמיחת אצות השלג – ואולי בטווח הארוך להפחית חלק מהקרח מהמסה. חיה על הקרח לצד האצות, פוסט-דוקטורט לורה פריני מהמחלקה למדעי הסביבה ב אוניברסיטת ארהוס ועמיתיה, מצאו וירוסים ענקיים.

היא חושדת שהנגיפים ניזונים מאצות השלג ויכולים לפעול כמנגנון בקרה טבעי על פריחת האצות.

"אנחנו לא יודעים הרבה על הנגיפים, אבל אני חושב שהם יכולים להיות שימושיים כדרך להקל על הפשרת קרח הנגרמת על ידי פריחת אצות. עד כמה הם ספציפיים וכמה יעיל זה יהיה, אנחנו לא יודעים עדיין. אבל על ידי חקירה נוספת, אנו מקווים לענות על חלק מהשאלות הללו", היא אומרת.

הבנת וירוסים ענקיים

וירוסים הם בדרך כלל הרבה יותר קטנים מחיידקים. גודלם של וירוסים רגילים הוא 20-200 ננומטר, בעוד שחיידק טיפוסי הוא 2-3 מיקרומטר. במילים אחרות נורמלי נגיף קטן בערך פי 1000 מחיידק.

זה לא המקרה עם וירוסים ענקיים.

וירוסים ענקיים גדלים לגודל של 2.5 מיקרומטר. זה גדול יותר מרוב החיידקים.

אבל הווירוסים הענקיים לא רק גדולים יותר בגודלם. הגנום שלהם גדול בהרבה מנגיפים רגילים. בקטריופאג'ים – חיידקים מדביקים וירוסים – יש בין 100,000 ל-200,000 אותיות בגנום שלהם. לווירוסים ענקיים יש בסביבות 2.500.000.

מעולם לא נמצא על הקרח לפני כן

וירוסים ענקיים התגלו לראשונה בשנת 1981, כאשר חוקרים מצאו אותם באוקיינוס. וירוסים אלה התמחו בהדבקת אצות ירוקות בים. מאוחר יותר נמצאו וירוסים ענקיים באדמה ביבשה ואף בבני אדם.

אבל זו הפעם הראשונה שבה נמצאו וירוסים ענקיים החיים על פני הקרח והשלג הנשלטים על ידי מיקרו אצות, מסבירה לורה פריני.

"ניתחנו דגימות מקרח כהה, שלג אדום וחורים נמסים (קריוקוניט). גם בקרח הכהה וגם בשלג האדום מצאנו חתימות של וירוסים ענקיים פעילים. וזו הפעם הראשונה שהם נמצאו על פני קרח ושלג המכילים שפע גבוה של מיקרו אצות פיגמנטיות".

המערכת האקולוגית המקיפה אצות

לפני כמה שנים כולם חשבו שהחלק הזה של העולם עקר וחסר חיים. אבל היום אנחנו יודעים שחיים שם כמה מיקרואורגניזמים – כולל הנגיפים הענקיים.

"יש מערכת אקולוגית שלמה סביב האצות. מלבד חיידקים, פטריות חוטיות ושמרים, ישנם פרוטיסטים שאוכלים את האצות, שונות מִין של פטריות שמטפילות אותם והנגיפים הענקיים שמצאנו, מדביקים אותם.

"כדי להבין את הבקרות הביולוגיות הפועלות על פריחת האצות, עלינו ללמוד את שלוש הקבוצות האחרונות הללו."

האתגרים של צפייה בווירוסים ענקיים

למרות שהווירוסים ענקיים, לא ניתן לראות אותם בעין בלתי מזוינת. לורה פריני אפילו לא ראתה אותם עם מיקרוסקופ אור עדיין. אבל היא מקווה לעשות זאת בעתיד.

"הדרך שבה גילינו את הווירוסים הייתה על ידי ניתוח כל DNA בדגימות שלקחנו. על ידי סינון במערך הנתונים העצום הזה בחיפוש אחר גנים ספציפיים של סמן, מצאנו רצפים בעלי דמיון גבוה לווירוסים ענקיים ידועים", היא מסבירה.

כדי לוודא שה-DNA הנגיפי לא הגיע ממיקרואורגניזמים שמתו מזמן, אלא מווירוסים חיים ופעילים, הם גם חילצו את כל ה-mRNA מהדגימה.

כאשר הרצפים של ה-DNA היוצרים גנים מופעלים, הם משועתקים לחתיכות חד-גדיליות הנקראות mRNA. חלקים אלה פועלים כמתכונים לבניית החלבונים להם זקוק הנגיף. אם הם נוכחים הנגיף חי.

"בכלל ה-mRNA שנקבע מהדגימות, מצאנו את אותם סמנים כמו ב-DNA הכולל, אז אנחנו יודעים שהם הועתקו. זה אומר שהנגיפים חיים ופעילים על הקרח", היא אומרת.

DNA ו RNA בווירוסים

במרכז הנגיפים הענקיים נמצא צביר של DNA. ה-DNA הזה מכיל את כל המידע הגנטי או המתכונים הדרושים ליצירת חלבונים – התרכובות הכימיות שעושות את רוב העבודה בנגיף.

אבל כדי להשתמש במתכונים האלה, הנגיף צריך לתמלל אותם מ-DNA דו-גדילי ל-mRNA חד-גדילי.

וירוסים רגילים לא יכולים לעשות את זה. במקום זאת יש להם גדילי RNA שמרחפים בתא ומחכים להפעלה, כאשר הנגיף מדביק אורגניזם וחוטף את מתקני הייצור הסלולריים שלו.

וירוסים ענקיים יכולים לעשות זאת בעצמם, מה שהופך אותם לשונים מאוד מווירוסים רגילים.

בעוד שניתן למצוא DNA מנגיפים מתים בדגימות, mRNA מתפרק הרבה יותר מהר. mRNA הוא אפוא סמן חשוב לפעילות ויראלית. במילים אחרות מתכוני mRNA של חלבונים מסוימים מראים שהנגיפים חיים ובועטים.

התעלומות הבלתי פתורות של וירוסים ענקיים

מכיוון שווירוסים ענקיים הם תגלית חדשה יחסית, לא הרבה ידוע עליהם. בניגוד לרוב הנגיפים האחרים, יש להם הרבה גנים פעילים המאפשרים להם לתקן, לשכפל, לתמלל ולתרגם DNA.

אבל למה זה בדיוק ולמה הם משתמשים בזה לא ידוע.

"אשר מארח את הנגיפים הענקיים שנדבקים, אנחנו לא יכולים לקשר בדיוק. חלקם עשויים להדביק פרוטיסטים בעוד שאחרים תוקפים את אצות השלג. אנחנו פשוט לא יכולים להיות בטוחים עדיין", אומרת לורה פריני.

היא עובדת קשה על גילוי נוסף על הווירוסים הענקיים ויש לה מחקר נוסף שייצא בקרוב.

"אנחנו ממשיכים לחקור את הווירוסים הענקיים כדי ללמוד יותר על האינטראקציות שלהם ומה בדיוק תפקידם במערכת האקולוגית. בהמשך השנה נפרסם עוד מידע מדעי על וירוסים ענקיים שמדביקים מיקרו-אצה תרבותית המשגשגת על פני הקרח של משטח הקרח של גרינלנד", היא מסכמת.